Вплив багатоканальної електростимуляції м`язів на рухові якості. Виборче вплив

Salmons, Vrbova показали, що за допомогою електричних імпульсів можна вибірково впливати на нервово-м`язові структури: фазні м`язи за швидкістю скорочення можна наблизити до тонічним і навпаки.

Доведено, що якщо м`яз стимулювати електричним струмом, то вона розвиває зусилля на 20-35% більше, ніж при максимальному вольовому скороченні.

Ці зусилля можна утримувати значно довше і повторювати більшу кількість разів, так як стомлення настає в кілька разів повільніше, ніж при вольових скорочення.

Причому ті нейромоторние одиниці, які при вольових скорочення найважче утримувати в активному стані, під впливом ЕС збуджуються і включаються в роботу в першу чергу. Це пояснюється тим, що довгі, паралельно розташовані і здатні до динамічних дій м`язові пучки з магістральним типом розгалуження нервів, розташовані у людини поверхнево.

У природних умовах сигналом до скорочення є імпульс, який за своєю природою електричний. Штучно сформовані електричні імпульси, що підводиться до м`яза через поверхневі електроди, дозволяють активізувати весь скорочувальної апарат і, в першу чергу, високопороговимі рухові одиниці, розташовані біля поверхні м`язів. Систематичні скорочення з великим механічним відповіддю, ніж вольові, можуть утримуватися довше і повторюватися більшу кількість разів, так як вони відбуваються без будь-яких зусиль з боку спортсмена, дають ріст м`язової сили значно більше і швидше.

У дослідженнях на тваринах доведено, що під впливом ЕС задніх корінців спинного мозку збільшується кількість і розмір синапсів на мотонейронах, а це, як відомо, підвищує збудливість нервово-м`язового апарату.

Це дає право вважати, що ЕС залучає в дію ряд систем організму і, зокрема, збільшує попріоцептівную афферентацию, що забезпечує більш чітка взаємодія між аналізаторами, тим самим сприяючи збільшенню обсягу інформації і більш точної координації. Це положення підтверджується Scully, Basmajian, застосовували ЕС для прискорення навчання управління окремими руховими одиницями. Можна припустити, що роздратування шкірних рецепторів і м`язових попріорецепторов «прокладає» нові шляхи або «розчищає» старі до нейронам рухової зони кори. Не виключено, що тут має місце конвергенція афферентов різної модальності.

Досягнутий зараз рівень науки і техніки дозволяє розробити апаратуру і методику стимуляції, які були б позбавлені недоліків їх попередників. Це і створило передумови для вирішення питання про принципову можливість використання ЕС для підвищення функціональних здібностей здорової людини.

Розглянувши теоретичні основи і проаналізувавши методичні положення силової підготовки спортсменів Ю.В.Верхошанскій стверджує, що для розробки методики спеціальної силової підготовки потрібно рішення на строго науковій основі головних проблем:

1. Вивчити тренує засобів, що застосовуються в тому чи іншому виді спорту, з урахуванням рівня підготовленості атлета.

2. Визначити раціональну послідовність, взаємозв`язок і приемственность тренувальних засобів як в річному, так і в багаторічному періодах тренування.

Автор наводить принципову схему організації спеціальної силової підготовки. На рис. 5.1 показаний внесок тих чи інших тренувальних засобів (умовно позначених на малюнку а, b, с) в розвиток провідної рухової здатності).


Проаналізувавши був у той час досвід використання електро-стимуляционной тренування (за методикою В.А.Хвілона і Я.М.Коца) в умовах підготовки спортсменів високої кваліфікації (головним чином в швидкісно-силових видах спорту) Ю.В.Верхошанскій зробив висновок:

"Метод електростімуляціонной тренування має високу ефективність і ряд переваг у розвитку сили, хоча він і не може вважатися абсолютним, методичні основи ще не розроблені, застосування методу можливо тільки при наявності відповідних умов і вимагає кваліфікованого обслуговування, повинен мати певне місце в рамках річного тренувального циклу, застосовуватися в поєднанні з іншими методами розвитку сили м`язів і головним чином в підготовці висококваліфікованих спортсменів."

Відзначимо, що ефективність застосування методики стимуляції, розробленої В.А. Хвілоном і Я.М.Коцом проявляється (спостерігається) тільки в тих умовах, де логічні міркування і практика спортивного тренування не вступає в протиріччя:

Це підтвердив у своїх експериментальних дослідженнях В.Б. Ясюнас.

Силова підготовка має важливе значення для успішної спортивної та професійної діяльності, для реабілітації хворих при тривалій гіпокінезії і підтримці рухових здібностей у людей похилого віку. Однак таке твердження залишається лише декларацією, якщо за ним не йдуть зовсім конкретні методичні положення, що визначають роль і місце конкретної методики силової підготовки. Тому одним із завдань нашого дослідження було вивчення впливу електростимуляції на зміни максимальної довільної сили окремих м`язових груп здорової людини.

На першому етапі дослідження були проведені на 18 спортсменах II і I спортивних розрядів різний спеціалізацій. Об`єктом дослідження була триголовий м`яз плеча. Спортсмени були розділені на три групи по 6 чоловік: I - контрольна, II і III, крім звичайної спортивного тренування, як в 1-ій групі, додатково проводилася щодня «пасивна» (II група) і «активна» стимуляція по 20 хвилин протягом 3-х тижнів.

Поняття «пасивна» означає, що напруга і розслаблення м`язів відбувалося без вольових зусиль випробовуваних. При «активної» стимуляції під час напруги триголовий м`язи, викликаного роздратуванням імпульсами, випробуваний вольовим зусиллям напружував двоголового м`яза плеча і намагався «розтягнути» скорочуються триголовий. В обох експериментальних групах напруга м`язів було максимально можливим (за суб`єктивними відчуттями кожного випробуваного).

В експериментальних групах проведено по 16 сеансів ЕС. Одночасно стимулювалися м`язи правої і лівої руки. Скорочення викликалися асинхронно - ліва напружена, права розслаблена і навпаки. Період напруги-розслаблення становив 4 секунди (1,8 з - напруга, 2,2 з-розслаблення). За кожен сеанс стимуляції випробуваний виконував по 300 напружень кожною рукою. Неприємних відчуттів при проходженні електричних імпульсів випробувані не відзначали.

До і після експерименту у всіх випробовуваних визначали максимальну силу трехглавих м`язів по А.В.Коробкову і співавт. і периметр плеча при розслабленому і максимально напруженому стані досліджуваного м`яза. Результати досліджень за цими показниками наведені в таблиці 5.1.


Як видно з наведеної таблиці, в контрольній групі за 3-х тижневий період статистично достовірних змін м`язової сили і периметра плеча не спостерігалося. У II і III групах протягом цього періоду під впливом 16 сеансів ЕС спостерігається статистично достовірне збільшення цих показників у порівнянні з контрольною групою. Відмінності між II і III групами статистично не достовірні. Мінімальний приріст сили в експериментальних групах склав 13,6%, максимальний - 36%, що в абсолютних величинах відповідає 3 та 9 кг.

Таким чином, ці дослідження показали, що ЕС нервово-м`язових утворень людини істотно збільшує изометрическую силу і периметр м`язів здорових людей.

Як відомо з практики спортивного тренування, для збільшення максимальної сили на 1/5 від початкової величини: і периметра м`язів на 1,5 - 2,5 см за допомогою фізичних вправ потрібна інтенсивна робота в ізометричному і динамічному режимах з великими витратами часу. ЕС окремих груп м`язів дозволила отримати ці зміни протягом 3-х тижнів і без інтенсифікації роботи інших м`язових груп.

На другому етапі досліджень стимулювали не окремі групи м`язів (як в попередніх експериментах - лише трицепс), а одночасно 8-10 груп м`язів.

Програму стимуляції для кожного випробуваного становили з урахуванням його спортивної спеціалізації: одним стимулювали м`язи тулуба і нижніх кінцівок, іншим тулуба і верхніх кінцівок, окремим випробуваним - м`язи нижніх і верхніх кінцівок. Період напруга-розслаблення був різним і також враховував специфіку спортивних рухів-1-5- 2 3 і 4 с.

Силу м`язів визначали за методикою А В. Коробкова та співавт., (Рис. 5.2) в наступних положеннях: згинання та розгинання гомілки, стегна, тулуба, розгинання передпліччя, приведення стегон, тягове зусилля руки через голову. Останнє положення було обрано в зв`язку з тим, що ми стимулювали грудні, дельтовидні, найширший м`яз спини, трапецієподібну і триголовий плеча, які відіграють важливу роль при трудової та спортивної діяльності.


Крім максимальної сили, оцінювали ще технічні результати в змаганнях, а також результати контрольних вправ до і після курсу електростимуляції.

Крім випробовуваних, яким стимулювали м`язи нижньої половини тіла і визначали вибухову силу, в цій серії досліджень брали участь ще 21 осіб, яким стимулювали м`язи верхньої частини тіла. Аналіз результатів показує, що достовірне збільшення сили під впливом ЕС відбулося в усіх стимульованих м`язових групах.

Отримані дані (рис.5.3) свідчить, що при однаковій силі скорочення і тривалості ЕС м`язів - антагоністів, приріст сили був неоднаковим. Так, сила згиначів гомілки збільшилася на 20.2 ± 2.1%, а розгиначів -на 31.7 ± 2.8%, згиначів стегна - на 17.3 ± 2.2%, розгиначів - на 13.0 ± 1.1%. Неоднаково змінилася і сила згинання та розгинання тулуба.


З отриманих нами результатів зміни максимальної сили окремих м`язів при ЕС і за літературними даними про зміну сили м`язів при гіпокінезії можна зробити висновок, що при оцінці змін рухових функцій людини необхідно враховувати функціональну топографію різних нервово-м`язових компонентів, що склалися в онто- і філогенезі людини під впливом сил гравітації. А.В.Коробков показав, що сила антигравітаційної мускулатури розвивається значніше і зберігається більш тривалий час в перебігу життя, ніж фазической.

Ці особливості м`язів дають можливість більш раціонально використовувати спрямований вплив МЕСМ в комплексі з іншими засобами в практиці спортивного тренування, а також для попередження розладів які розвиваються при вимушеному постільному режимі і при нульової гравітації.

Порівняння окружності м`язів плеча і стегна до і після ЕС показало, що коло розслабленого плеча збільшилася на 2,4 ± 0,2%, напруженого -на 3,7 ± 0,3%, Окружність розслабленого стегна статистично достовірно не змінилася, а напруженого збільшилася на 2,4 ± 0,2%, Різниця окружності напруженого стегна після ЕС і розслабленого до ЕС становить 3,7 ± 0,2%.

Таким чином, можна сказати, що максимальна довільна сила різних груп м`язів під впливом ЕС збільшується від 7 до 54%. Необхідно зауважити, що величина приросту залежить від вихідних показників. Чим він вищий, тим приріст менше і навпаки.

Збільшується і фізіологічний поперечник м`язів. Недостовірне збільшення окружності стегна (лише тенденція) можна, мабуть, пояснити зменшенням жирового прошарку, яка відбувається під впливом МЕСМ.

Електростимуляція окремого м`яза призводить до більш значного зменшення жирового прошарку, ніж одночасна стимуляція 8-10 груп м`язів. Так в попередніх дослідженнях, де об`єктом стимуляції була тільки триголовий м`яз, сила її збільшилася на 23 ± 3.7% окружність плеча на 4.4 ± 0.7%. В останньому випадку, коли стимулювали основні м`язи верхньої половини тіла, і в тому числі триголовим, збільшення сили відбулося на 22.0 ± 3.6%, а окружність плеча збільшилася на 2% менше, ніж в першому випадку.

Необхідно відзначити, що при МЕСМ, викликає потужні м`язові скорочення, що перевищують максимальні вольові, випробовувані в перші 7-10 днів втрачають масу тіла (до 1-2 кг), потім вона нормалізується, а на третій -четвёртой тижнях стимуляції -збільшується. Для перевірки припущення про зменшення жирового прошарку були проведені дослідження по визначенню загальної спрямованості обміну речовин при МЕСМ.

Визначення загальної спрямованості обміну речовин вивчали, як змінити основні складових частин тіла: худої маси, резервного жиру і води за методикою К. П. Хаііной і Р. В. Чаговця. У зв`язку з тим, що жирова, м`язова і кісткова тканини мають різну щільність в залежності від їхнього процентного вмісту змінюється щільність всього організму в цілому. Для визначення щільності (Р) проводили зважування за методикою В.Г.Ткачука і І.С.Кучерова.

Розрахунок здійснюється за формулою:

де: Р1 - маса тіла в повітрі;
Р2 - маса витісненої тілом води;
V - об`єм залишкового повітря.

За емпірично розробленим формулам (Вепке і співавт., Визначається процентний вміст води (С), жиру (Z), і худої тканини (W):

Результати цих досліджень показали, що проведення курсу МЕСМ призвело до незначних змін щільності, але до відчутного перерозподілу загального вмісту в організмі худої маси, води, жиру. У піддослідних експериментальної групи щільність збільшилася на 0.001-0.002 кг, що призвело до збільшення процентного вмісту худої маси і води і зменшення процентного вмісту жиру.

Ці дослідження по визначенню спрямованості обміну речовин дали підставу вважати, що багатоканальна електростимуляція значної м`язової маси людини сприяє інтенсифікації процесів синтезу.

Результат наших досліджень показує, що спостерігалося помітне збільшення максимальної сили, а також поліпшення спортивних результатів уже після 3 -5 сеансів ЕС швидше за все могло статися в результаті синхронізації активних рухових одиниць, "проторения" нервових шляхів і зниження порогу збудливості нервово-м`язових утворень. Навряд чи за такий короткий проміжок часу могли настати глибокі структурні зміни.

Можна вважати, що більш тривалий курс ЕС (2-4 тижні) призводить вже до більш глибоким функціональним, біохімічним і морфологічних зрушень. Про це можна судити по більш високому приросту максимальної сили м`язових груп, змін пластичного обміну і поліпшенню спортивних результатів.

В. Ю. Давиденко