Новый метод повышения координационных способностей спортсменов

Введение . Достижение высоких спортивных результатов в условиях возрастающей конкуренции требует постоянного совершенствования физических способностей и технического мастерства спортсменов. Прочное освоение рациональной техники двигательных действий и соответствующий уровень физической подготовленности позволяют спортсмену успешно решать различные тактические задачи в условиях соревновательной деятельности. Одной из важнейших современных концепций совершенствования технико-тактического мастерства является повышение уровня развития координационных способностей спортсменов, которые зависят от состояния центральной нервной системы, вестибулярной, зрительной и проприорецептивной сенсорных систем [5].

К настоящему времени показана возможность использования искусственного раздражения нейронных сетей спинного мозга для управления спинальными нейрональными структурами [7]. Спинной мозг приобретает значение самостоятельной структурно-функциональной единицы, способной обучаться и работать в определенных условиях автономно без участия супраспинальных структур. Немаловажным вкладом в это является открытие нейрональных сетей в шейном и поясничном утолщениях спинного мозга [6], искусственная активация которых может быть использована для управления вызванными и произвольными локомоциями у животных [4] и человека [2]. Разработанные подходы и методики по применению чрескожной электрической стимуляции спинного мозга в клинике и на здоровых лицах [1] представляют большую перспективу для повышения функциональных и физических возможностей спортсменов.

При изучении моторной системы человека во время овладения новыми двигательными навыками на фоне локальной силовой нагрузки нами было установлено увеличение возбудимости афферентного входа спинного мозга [3]. Опираясь на полученные результаты, была выдвинута гипотеза, что искусственное раздражение афферентного входа шейного и поясничного утолщения спинного мозга в состоянии относительного мышечного покоя будет способствовать совершенствованию координационных способностей спортсменов.

Методы и организация исследования. Исследование проводилось на базе Научно-исследовательского института проблем спорта и оздоровительной физической культуры ФГБОУ ВО «Великолукская государственная академия физической культуры и спорта». В исследованиях приняли участие футболисты (n=20) и стрелки из классического лука (n=6) мужского пола в возрасте 18–26 лет. Исследования проходили в два этапа. На каждом этапе для чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧЭССМ) использовали двухканальный стимулятор КУЛОН (ГУАП, г. Санкт-Петербург). В зависимости от задач исследования стимулирующий электрод (катод) диаметром 30 мм располагался накожно на уровне шейных С3-С4 или грудных Т11–Т12 позвонков между остистыми отростками. Индифферентные электроды (аноды) – пластины прямоугольной формы (45×80мм) располагались билатерально на коже над ключицами (при стимуляции шейного утолщения) или гребнями подвздошных костей (при стимуляции поясничного утолщения). Стимулирующие импульсы длительностью 1 мс имели бифазную прямоугольную форму и заполнялись несущей частотой 10 кГц. Сила электрического стимула подбиралась индивидуально для каждого обследуемого, частота следования импульсов составляла 1 Гц, 5 Гц, 15 Гц, 30 Гц и 50 Гц.

На первом этапе исследования футболисты (n=8) и стрелки из лука (n=6) получали электрическую стимуляцию шейного утолщения спинного мозга на уровне С3–С4 шейных позвонков в течение 3 минут. До и после электрического воздействия проводилась оценка устойчивости вертикального положения спортсменов посредством ком- пьютерного стабилоанализатора с биологической обратной связью «Стабилан-01» (ЗАО ОКБ "Ритм", г. Таганрог). У испытуемых-футболистов моторная задача состояла в поддержании вертикальной позы на стабилографической платформе без совершения дополнительных движений в различных экспериментальных условиях зрительного и слухового восприятия. У стрелков из лука оценивалось влияние электрической стимуляции на стабилографические параметры в процессе выполнения выстрела из лука.

На втором этапе спортсмены-футболисты (n=12) были разделены на контрольную (КГ) и экспериментальную (ЭГ) группы по 6 человек в каждой. В течение 10 дней экспериментальная группа получала 20-минутную ЧЭССМ на уровне Т11-Т12 грудных позвонков. Стимуляция наносилась в состоянии относительного мышечного покоя во второй половине дня, после завершения тренировочных мероприятий. Испытуемым контрольной группы стимуляция не наносилась. До и после 10-дневного курса стимуляции проводилась оценка технической подготовленности футболистов в специализированных тестах: ведение мяча по «восьмерке»; обегание стоек и удар носком в цель; ведение, обводка стоек и удар в ворота.

Результаты исследования и их обсуждение . При проведении пилотных исследований на первом этапе пришлось отказаться от стимуляции шейного утолщения спинного мозга с частотой 1 Гц и от 10-минутной стимуляции на всех частотах. Частота стимуляции 1 Гц вызывала у испытуемых дискомфорт вследствие одиночных сокращений мышц шеи на каждый импульс, сопровождаемых движением головы. Длительность стимуляции 10 минут приводила к тоническому перенапряжению мышц шеи. При стимуляции с частотой 50 Гц из оцениваемых параметров статокинезиограммы только средняя угловая скорость колебаний центра давления имела тенденцию к уменьшению, а остальные показатели увеличивались, что свидетельствовало о снижении устойчивости вертикальной позы. Анализ направленности изменений показателей стабилограммы позволил выявить наиболее оптимальные частоты однократной чрескожной электрической стимуляции (5 Гц, 15 Гц и 30 Гц), которые применялись в дальнейших исследованиях.

При сравнении влияния электрической стимуляции шейного утолщения спинного мозга с различной частотой на показатели, характеризующие вертикальную устойчивость футболистов, выявлено, что стимуляция с частотой 5 Гц оказывала наиболее благоприятный эффект на способность к поддержанию ортоградной позы в пробах со зрительным контролем. Разброс колебаний центра давления (ЦД) по фронтальной оси уменьшился на 19,8% (p>0,05), площадь эллипса статокинезиограммы после стимуля- ции снизилась на 25,2% (p>0,05). Изменения остальных параметров находились в диапазоне от 1,6% до 8,9%. При использовании частоты стимулов 5 Гц незначительно увеличились только колебания центра давления по сагиттальной оси на 1,5% (p>0,05). В пробах со зрительной депривацией стимуляция с частотой 5 Гц сопровождалась уменьшением разброса колебаний как по фронтальной, так и по сагиттальной осям на 20,6% и 7,5% соответственно.

Стимуляция с частотой импульсов 15 Гц не оказывала значительного влияния на стабилографические показатели в пробе с открытыми глазами. Тенденция к уменьшению проявлялась только в разбросе колебаний по фронтальной оси на 4,7% (p>0,05) и средней угловой скорости колебаний ЦД на 18,5% (p>0,05). В пробе без зрительного контроля такая частота стимуляции способствовала уменьшению разброса колебаний по фронтальной и сагиттальной осям на 5,4% и 15,9% (p>0,05) соответственно. Положительное влияние электрическая стимуляция с частотой 15 Гц оказывала на качество вертикальной устойчивости в пробе с биологической обратной связью (тест «Мишень»). Все параметры статокинезиограммы были меньше, чем в контрольной пробе.

Аналогичные по характеру изменения происходили в параметрах статокинезио-граммы при стимуляции с частотой 30Гц. Повышение качества вертикальной устойчивости в большей степени проявлялось в пробе «Мишень» и отражалось в уменьшении разброса колебаний ЦД по фронтальной оси по сравнению с фоном на 27,6% (p<0,05), длины траектории и линейной скорости колебаний на 35% (p<0,05). Изменения остальных характеристик статокинезиограммы находились на уровне тенденции и понизились в диапазоне от 4,2% до 24,2%.

У стрелков из лука исследовалось влияние стимуляции с частотой 5 Гц и 30 Гц на стабилографические показатели при выполнении выстрела из лука. ЧЭССМ при каждой выбранной частоте оказала положительное влияние на координационные способности лучников (таблица 1). Необходимо отметить, что увеличение устойчивости вертикальной позы после стимуляции 5 Гц и 30 Гц сопровождалось тенденцией к увеличению средней угловой скорости.

После стимуляции 5 Гц у лучников наблюдалось снижение длины траектории центра давления по фронтальной и сагиттальной осям на 29,3% (p<0,05) и 26,8% (p<0,05) соответственно. Площадь эллипса уменьшилась на 25,2% (p<0,05). Остальные параметры статокинезиограммы после стимуляции также снизились, но не достигли статистически значимого уровня. После чрескожной электрической стимуляции с час- тотой стимула 30 Гц также наблюдалось уменьшение показателей статокинезиограммы практически по всем характеристикам за исключением средней угловой скорости.

Таблица 1

Показатели статокинезиограммы у спортсменов-лучников при выполнении выстрела до и после ЧЭССМ ( M±m )

Примечания: *-p<0,05 - достоверность различий параметров статокинезиограммы по сравнению с контрольной пробой.

На втором этапе исследования проводилась оценка влияния чрескожной электрической стимуляции поясничного утолщения спинного мозга на эффективность выполнения технических приемов футболистов. Анализ полученных данных показал, что после завершения эксперимента в обеих группах улучшились результаты прохождения тестов, но в экспериментальной группе изменения были более выражены.

Статистически значимых изменений времени прохождения теста «ведения мяча по «восьмерке»» после эксперимента не выявлено: в экспериментальной группе после эксперимента время выполнения теста составило 13,69±0,16 с, что лучше на 19% по сравнению с исходными показателями (р>0,05), в контрольной группе данный показатель улучшился на 1,3% и составил 13,99±0,12 с (р>0,05). Результат в тесте «обегание стоек и удар носком в цель» после эксперимента в ЭГ увеличился на 28,5% (р<0,05) и достиг абсолютных значений: шесть попаданий из шести. В КГ количество попаданий в среднем увеличилось на 4,3% и достигло 4,17±0,20 раз. Зарегистрированные изменения в КГ были на уровне тенденций и не достигли статистически значимого уровня. После эксперимента в тесте «ведение, обводка стоек и удар в ворота» время прохождения теста в ЭГ сократилось на 10,2% и составило 4,78±0,09 с (р<0,05), в контрольной группе время уменьшилось на 8,4% до 5,11±0,07 с (р<0,05).

Заключение. Результаты исследования показали, что чрескожная электрическая стимуляция шейного и поясничного утолщения спинного мозга может повысить координационные способности спортсменов и, как следствие, увеличить эффективность выполнения технических приемов. Положительной стороной данного метода является воздействие на координационную и техническую подготовленность спортсменов различных видов спорта без увеличения объемов их тренировочных нагрузок. Предлагаемый подход может быть использован как дополнительное средство тренировочного воздействия.