Type change of bioelectric control of shin, hip and back muscles at the older preschool age during squat performance

Введение. Реализация принципа сенсорных коррекций работы скелетной мускулатуры в ходе управления естественными локомоциями обусловлена получением и обработкой сенсорных сигналов о параметрах мышечных сокращений. Сенсорные сигналы с позиции Н. А. Бернштейна интегрируются в единый специфический для каждого уровня построения движений афферентный поток, его перешифровка в центральной нервной системе определяет проявление коррекционных сигналов работы скелетной мускулатуры (Н. А. Бернштейн, 1947). Данный механизм обеспечивает накопление сенсорного опыта, являющегося базовой основой закрепления и обеспечения двигательного навыка. В этой связи изучение становления и совершенствования механизма реализации сенсорных коррекций в процессе формирования естественных локомоций в онтогенезе и в процессе спортивного совершенствования имеет актуальное значение для познания механизмов управления двигательной функцией человека. Объективным методом получения информации об изменении работы скелетной мускулатуры является электромиография (Andersson, et al., 1997; Melchiorri et al., 2011). Изучение поверхностной электромиограммы у мастеров спорта по пауэрлифтингу позволило в ранее проведенных исследованиях установить изменение типов паттерна, параметров и соотношения объемо исследуемых мышечн дания с различными от Полученные данные д сорных коррекций и ческого управления. основ биоэлектричес локомоций происход спортом, то есть в бол В этой связи были изу ской активности в пр у детей 5 и 6 лет. Дан интенсивного развити М. Безруких, 2000, А. А

Методика исслед дено на базе центра дарственного университета путем регистрации поверхностной электромиограммы (EMG) на основе многофункционального компьютерного комплекса Нейро МВП компании Нейрософт. Для регистрации EMG использовались биполярные дисковые электроды с электродным расстоянием 2 см. На спине они располагались в области поясницы по ходу расположения волокон прямой мышцы спины, на бедре – по центру прямой мышцы бедра, а в области голени – в нижней части икроножной мышцы. Импеданс под электродами составлял от 4 до 8 кОм. Исследование проводилось с соблюдением этических норм физиологических исследований. В эксперименте на добровольной основе, на условиях предварительного согласия родителей, участвовало 50 практически здоровых детей в возрасте 5-6 лет. Исследования проводились в первой половине дня (9-12 часов) в условиях температуры комфорта (1820 градусов).

Результаты исследования и их обсуждение. Изучение паттернов полученных электромиограмм позволило установить, что данному возрасту характерно преимущественное проявление двух типов паттернов: залповидной EMG и однофазной EMG (рис. 1,2).

Проявление залповидного типа EMG в большей степени характерно детям пяти лет. Данный тип EMG регистрируется у 62,3 % испытуемых с мышц спины, у 67,1 % - с мышц бедра и у 71 % - с мышц голени. К шести годам доля проявления залповидного типа EMG снижается в пользу увеличения проявления однофазного типа EMG (таблица). Так, проявление однофазного типа EMG

Рис. 1. Залповидная электромиограмма мышц бедра у детей в возрасте 5 лет

Рис. 2. Однофазная электромиограмма мышц бедра у детей в возрасте 6 лет

200 мс

мышц спины увеличивается с 32,1 % до 68,9 % (Р≤0,001). Данные, характеризующие смену доминирующего типа EMG мышц бедра и голени, представлены в таблице.

Необходимо отметить, что залповидный тип EMG характеризуется резкими всплесками биоэлектрической активности. В соответствии с разработанной нами классификацией паттернов EMG (K. D. Chermit et al., 2011) полученные высокоамплитудные всплески биоэлектрической активности характеризуют скоростно-силовой характер работы скелетной мускулатуры. Однако он не был определен условиями тестирования. Дети выбирали сами наиболее естественный способ выполнения тестового задания. В этой связи скоростно-силовой режим работы скелетной мускулатуры проявляется у детей как доминирующий способ выполнения двигательного действия. При сокращении двигательных единиц в скоростно-силовом режиме после серии импульсов следует сигнальная блокировка (биоэлектрическое молчание), характеризующаяся отсутствием обратной связи с ЦНС. Мышечные волокна в этот период сокращаются с высокой скоростью без управляющего воздействия (Л. Е. Любомирский, 1974, 1979). Данные особенности сокращения двигательных единиц обуславливают дискретный характер сенсорных коррекций. Причем, чем выше скорость сокращения двигательных единиц, тем более дискретен данный механизм. Переход к шести годам от залповидного

к однофазному типу биоэлектрической активности определяет становление более устойчивого характера биоэлектрического управления. Отключение сигнальной блокировки и включение механизма реализации обратной связи говорит о переходе с дискретного к непрерывному типу реализации сенсорных коррекций, что позволяет более точно согласовать внутримышечные и межмышечные координационные механизмы. В кинематической структуре это проявляется в формировании устойчивого порядка угловых перемещений, при котором порядок угловых перемещений в суставах при их разгибании является обратным порядком угловых сгибаний в суставах, что было нами ранее уставлено в процессе исследования кинематических характеристик приседания (K. D. Chermit et al., 2013).

Смена типа управления происходит гетеротропно, что подтверждается неравномерностью темпов увеличения проявления однофазной EMG изучаемых мышечных групп. Так, у детей в возрасте от пяти до шести лет доля проявления однофазной EMG мышц спины в исследуемой группе увеличилась на 32,9 % (рис. 3), что достоверно выше (Р≤0,05), чем увеличение данного показателя мышц бедра (19,3 %) и мышц голени на (15,6 %).

Полученные данные позволяют заключить, что у детей в возрастной период с 5 до 6 лет механизмы непрерывного управления движениями (основным кри- терием которого является проявление однофазной EMG) наиболее интенсивно формируются в регуляции работы мышц спины, тогда как формирование механизмов непрерывного управления работой мышц бедра и голени проходит менее интенсивно. Надо полагать, что это происходит на более позднем этапе онтогенеза. Сделанное заключение согласуется с исследованиями L. Hay (1979) возрастного развития произвольных движений у детей, в которых установлено, что в 5-летнем возрасте у детей доминирует система программирования и низкая значимость сенсорных коррекций. К 7 годам, по данным автора, в управление движениями включается система коррекции и текущего контроля.

Таким образом, старший дошкольный возраст является узловым периодом онтогенеза в формировании естественных локомоций. Полученные данные позволяют определить направление педагогического воздействия на развитие моторики детей 5 и 6 лет. Так, педагогическое воздействие в возрасте 5 лет должно быть направлено на овладение новыми локомоциями, что обусловлено преобладанием способности к программированию двигательных действий над реализацией сенсорных коррекций. Направленность педагогического воздействия у детей в возрасте 6-ти лет должна быть перенесена с овладения новыми локомоциями на повышение качества реализации уже сформированных, ввиду становления способности к непрерывной реализации сенсорных коррекций.

Заключение. Полученные данные позволили выделить два типа управления двигательной функцией: дискретный и непрерывный. Дискретный тип доминирует в пятилетнем возрасте. Основным критерием его проявления является регистрация залповидного типа EMG. Доминирование непрерывного типа управления двигательным действием проявляется к шести годам. Основным критерием его проявления является регистрация однофазной EMG. Однофазная EMG, характеризующаяся постепенным увеличением и снижением биоэлектрической активности, является одним из критериев качества управления двигательной функцией, при которой реализация сенсорных коррекций осуществляется непрерывно.

Выводы. Установлен дискретный и непрерывный типы биоэлектрического управления естественными локомоциями детей старшего дошкольного возраста:

– в пятилетнем возрасте доминирует дискретный тип, основным критерием которого является проявление залповидного типа электромиограммы, характери-зирующейся резкими всплесками биоэлектрической активности и проявлением сигнальной блокировки, свидетельствующей об отсутствии обратной связи с ЦНС при сокращении двигательных единиц;

– в возрасте 6 лет доминирует непрерывный тип, основным критерием которого является проявление однофазной электромиограммы, характеризующейся постепенным увеличением и снижением биоэлектрической активности, отсутствием сигнальной блокиров- ки и проявлением непрерывной связи с ЦНС при сокращении двигательных единиц.

В возрастном диапазоне от 5 до 6 лет смена доминирующего типа биоэлектрического управления происходит гетеротропно, о чем свидетельствует более значимое увеличение проявлений однофазной EMG мышц спины (32,9 %) по сравнению с увеличениями ее проявлений на электромиограмме мышц бедра (19,3 %) и голени (15,6 %).

Проявление однофазной EMG является одним из критериев качества управления двигательной функцией, при котором реализация сенсорных коррекций в процессе выполнения приседаний в старшем дошкольном возрасте осуществляется непрерывно.