Особенности взаимосвязи реакции на движущийся объект с концентрациями биогенных аминов и кинематико-динамическими параметрами скоростно-силового движения у биатлонистов

A.S. Kryuchkov1, ,

A.M. Fedoseev1, ,

S.S. Missina2, ,

M.A. Dikunets2, ,

E.B. Myakinchenko2, ,

Введение. В тренировочном процессе биатлонистов большое внимание уделяется выполнению упражнений скоростно-силового характера, для которых характерна многосуставная структура и высокоинтенсивный режим работы мышц. Высокоинтенсивные упражнения предъявляют повышенные требования к ЦНС по управлению пространственновременными и динамическими параметрами двигательных действий. Систематическая диагностика реакций на движущийся объект (РДО) как отражение координации возбудительно-тормозных процессов двигательной системы мозга может являться информативным инструментом для оценки текущей готовности ЦНС спортсменов к выполнению скоростно-силовых упражнений. Кроме того, концентрации биогенных аминов, отражаю- щие текущее функциональное состояние ЦНС, могут быть тесно связаны с проявлением определенных кинематико-динамических параметров высокоскоростного движения.

Для эффективного выполнения двигательного действия головному мозгу в первую очередь необходима информация от зрительной, вестибулярной и проприоцептивной сенсорных систем. Зрительная система программирует и координирует движения на основе визуальных восприятий, вестибулярная ответственна за поддержание равновесия, а результатом взаимосвязи между этими системами является стабилизация взгляда во время движения. Проприоцептивная информация о взаиморасположении суставов, амплитуде и траектории перемещения костных рычагов позволяет ЦНС согласовывать и интерпрети- ровать данные от зрительной и вестибулярной систем, интегрируя их в единый механизм управления движением. В результате достигается должный уровень кинестетической осознанности движения, обеспечивающий устойчивость рабочей позы и снимающий нервные ограничения с иннервации скелетных мышц в ситуациях, когда требуется проявить высокую мощность. Именно поэтому зрительномоторная координация, проявляющаяся, в частности, в РДО, рассматривается как результат согласования движений под контролем зрения. РДО является отражением координации возбудительно-тормозных процессов в двигательной системе мозга, влияющих на эффективность программирования пространственно-временных и динамических параметров движения [4, 9, 10]. Мы предполагаем, что систематическая диагностика РДО в тренировочном процессе спортсменов может являться информативным инструментом оценки их текущей готовности к выполнению сложнокоординационных упражнений с требуемыми параметрами динамики и кинематики.

Демонстрация высокого спортивного результата в биатлоне связана с эффективностью управления двигательными усилиями в специфической для этого спорта структуре движений. Эффективность моторного управления выражается в своевременности и точности дифференцировки мышечных усилий в соответствии с требованиями двигательной задачи. При этом сам процесс программирования и регуляции мышечных усилий тесно связан с текущим функциональным состоянием ЦНС, которое выражается в сбалансированности возбудительно-тормозных процессов в нервных центрах. Кроме этого, на функциональное состояние нервных центров оказывают влияние активирующие системы ствола мозга, регулирующие уровни дофамина (D), серотонина (S) и адреналина (E). В соответствии с вышесказанным несомненный научный интерес представляет изучение взаимосвязей между функциональным состоянием и координационными возможностями ЦНС и проявлением различных кинематико-динамических параметров многосуставного движения (прыжка вверх с места).

Материалы и методы. В обследовании, проводимом на базе ФГБУ ФНЦ ВНИИФК, г. Москва в период с 2021 по 2022 гг., приняли участие 31 биатлонист (15 женщин и 16 мужчин) сборной команды России. Всего за сезон был зафиксирован 71 индивидуальный результат тестирования.

Для оценки зрительно-моторной координации применялся тест РДО, входивший в перечень методик компьютерного комплекса для проведения психофизиологических и психологических тестов с регистрацией вегетативных и эмоциональных реакций «НС-Психотест» (Нейрософт, Россия). Методика предлагаемого теста заключалась в следующем: на экране монитора, расположенного перед спортсменом, был изображен круг, в котором отмечены два радиуса – красного и зеленого цветов. От радиуса красного цвета по направлению к зеленому сектор круга окрашивался заливкой, меняющей направление движения. Испытуемому предлагалось нажать на кнопку зрительно-моторного анализатора в тот момент, когда заливка достигнет радиуса зеленого цвета. Количество предъявлений движущегося объекта составляло 50. Диагностика пространственно-временных и динамических параметров сложно-координационного движения осуществлялась на тензометрической платформе MuscleLab Force Plate Model 2 (Ergotest Innovation AS, Норвегия). Спортсмену предлагалось выполнить 5 прыжков, предварительно отрегулировав глубину подседа и угол в коленном суставе (не менее 90 °). Текущее функциональное состояние ЦНС оценивалось на основании результатов количественного определения биогенных аминов: нейромедиаторов (D, S) и гормонов (норадреналин (NE), E) в крови на сверхбыстром жидкостном хромато-масс-спектрометре с тройным квадруполем LCMS-8060, Shimadzu, Япония. Статистическая значимость принята на уровне p < 0,05. Расчеты выполнены с использованием пакета IBM STATISTICA для Windows, версия 10.0 (StatSoft. Inc, США).

Результаты и обсуждение. В табл. 1 представлены взаимосвязи между кинематико-динамическими параметрами прыжка, параметрами РДО и текущим состоянием ЦНС биатлонистов. Выявлена достоверная отрицательная взаимосвязь между энтропией, характеризующей вероятность возникновения ошибок в пространственно-временном предсказании движения, и проявлением максимальной мощности в прыжке и высотой выпрыгивания. Рассматривая прыжок вверх с места с позиции пространственно-временного предсказания движения, можно говорить о текущей готовности спортсмена точно определять

и изменять рабочую позу, задавая тем самым оптимальную траекторию движения тела [1]. В этом случае чем больше в двигательных отделах ЦНС отражается степень «прогнозируемости ситуации» перед началом прыжка вверх, тем больше снимаются нервные ограничения с иннервации скелетных мышц, обеспечивая повышенную мощность двигательных усилий.

Обнаружена положительная корреляция между максимальной мощностью в прыжке и количеством отрицательных двигательных реакций, характеризующих преобладание процессов возбуждения над торможением, а также числом точных РДО. В связи с этим можно предполагать, что у биатлонистов мощность рабочих усилий при выполнении многосуставного прыжкового движения связана с преобладанием в ЦНС процессов возбуждения и эффективностью формирования центральных моторных программ, учитывающих отклонения движения от задаваемой траектории.

Коэффициент реактивности – способность спортсмена с высокой скоростью наращивать усилие – отрицательно коррелирует с количеством положительных двигательных реакций, отражающих преобладание тормозных процессов в ЦНС. Соответственно, чем выше выражены эти процессы, тем ниже скорость достижения пикового уровня усилий в прыжковом движении (табл. 2). Достоверных взаимосвязей между уровнями нейромедиаторов и параметрами РДО не обнаружено. Установлено наличие достоверной отрицательной взаимосвязи между NE и количеством положительных двигательных реакций. Уровень NE, обеспечивающего активацию ЦНС при стрессе, отрицательно коррелирует с процессами торможения, проявляющимися в форме положительных РДО [3].

Наибольшее количество взаимосвязей наблюдается между кинематико-динамическими параметрами прыжка и уровнем NE – возбуждающего гормона нейроэндокринной системы, увеличивающего точность дифференцировки мышечных усилий [5]. Мы предполагаем, что достоверная корреляция NE с параметрами максимальной мощности, коэффициентом реактивности и высотой выпрыгивания обусловлена потребностью в высоком уровне возбуждения в ЦНС для иннервации скелетных мышц [2, 6]. Полученные данные указывают на то, что чем выше уровень NE, тем короче время, затрачиваемое ими на отталкивание от опоры при выполнении прыжка.

У биатлонистов достоверной взаимосвязи между параметрами прыжкового упражнения и концентрациями D и S не обнаружено (см. табл. 2). S в малых количествах обеспечивает повышение возбудимости α -мотонейронов и повышает координацию скелетных мышц, но его повышенное высвобождение ингибирует активность α -мотонейронов и вызывает торможение высших отделов ЦНС [3]. D усиливает инициацию движений, ингибирует альтернативные действия и менее подходящие моторные программы, а также формирует правильную последовательность мышечных сокращений. D и S играют важнейшую роль в изменении порога возбудимости α - мотоней-ронов, влияя на физическую работоспособность [5, 7]. В этой связи отсутствие корреляционной связи с временными и/или динамическими параметрами прыжка подтверждает тот факт, что отношение концентраций D и S, возможно, оказывает более важное влияние на процессы программирования времени начала движения и силы движения, чем индивидуальные уровни каждого нейромедиатора [8].

Заключение. Оценка результатов тестирования РДО у биатлонистов указывает на наличие взаимосвязей показателей зрительномоторной координации с кинематико-динамическими параметрами многосуставного движения, уровнями нейромедиаторов и гормонов в крови спортсменов. Мощность рабочих усилий при выполнении многосуставного прыжкового движения тесно связана с преобладанием в ЦНС процессов возбуждения и эффективностью формирования центральных моторных программ, учитывающих возможные отклонения движения от заданной траектории. Взаимосвязи между концентрациями D, S и параметрами зрительно-моторной РДО, а также кинематико-динамическими параметрами прыжка вверх с места не обнаружены. Уровень NE у биатлонистов достоверно коррелирует с параметрами максимальной мощности и быстротой достижения пикового значения силы в прыжке вверх с места, а также высотой выпрыгивания.