1.3. Особенности регуляции моторных функций у спортсменов высокого класса с различной направленностью тренировочного процесса

Спортивный профессионализм – это совокупность нескольких важных критериев, включающих в себя все составные части экстраполяции, такие как дедукция, тактическое мастерство, техническая подготовка. Слаженная работа всех этих звеньев напрямую зависит от функционального состояния организма и его психических возможностей в определенный момент времени. Формирование такой сложной функциональной системы необходимо, прежде всего, для достижения высоких спортивных результатов (Ашмарин Б.А. и др., 1990; Баландин В.И., Голубев В.Н., 1991; Arakawa K., 2000).

Чем выше профессионализм спортсмена, или с точки зрения спортивной физиологии – адаптированность к выполнению определенных групп упражнений, тем более высокие и при этом стабильные результаты он может показать (Апанасенко Г.Л. и др., 2002; Bokan B., 1997).

Механизмы регуляции моторных функций, одни из наиболее важных и в тоже время сложных и многоуровневых по своей структуре (Голубев В.Н. и др., 1997).

В настоящее время считается доказанным, что системообразующим фактором среди трех этапов долговременной адаптации (релаксационный, переходный, гипертрофический) является активность релаксационных механизмов (Давиденко Д.Н., 1996; Голубев В.Н., 1997; Burke D.H. et al., 2000). Основы данных механизмов составляют тормозные системы в ЦНС. В ряде исследований показано, что скорость спада электрической активности мышц у спортсменов высокого класса имеет основное значение при различных по мощности и цикличности физических нагрузках, поскольку он находится в тесной взаимосвязи с координацией движений и статическим равновесием, точностью восп­роизведения усилий и ритма движений, распределением внимания, ак­тивностью процессов торможения и возбуждения в ЦНС, скоростью дви­гательной реакции; оказывает существенное влияние на гибкость и быстроту, минимизацию энергозатрат, скорость ресинтеза энергети­ческих ресурсов и восстановления работоспособности (Матвеев Л.П., 1997; Медведев В.И., 2003; Fink E. et al., 2000).

С физиологической точки зрения ведущими в спортивной трени­ровке являются повторность и возрастание физических нагрузок, что за счет обратных связей позволяет совершенствовать функциональные возможности органов и систем и их энергетического обеспечения на основе механизмов саморегуляции организма (Давиденко Д.Н., 1996; Солодков А.С., 2000).

Достаточно большое количество работ в современной научной литературе посвящено описанию функционирования периферического нейромоторного аппарата спортсменов. Так, в ряде работ показано, что спортсмены, специализирующиеся в скоростно-силовых видах, отличаются боле высокими показателями потенциации мышечных волокон, при этом сте­пень синхронизации центральных и периферических «посылок» на L-мотонейроны оказывает существенное влияние на результаты скорост­но-силовых упражнений. У представителей скоростно-силовых видов более высокая частота разрядов в пачке импульсов по сравнению со спортсменами, специализирующимися в видах спорта с преимущественным развитием выносливости (Апанасенко Г.Л. и др., 2002; Beckeff A., 2001).

Проведение афферентного сигнала по спинному мозгу у спринтеров выше и зависит от квалификации спортсменов. Таким образом, наблюдаются многоуровневые изменения в моторной системе спортсменов, которые связанны как с характером мышечной деятельности, так и с мастерством спортсменов (Сванишвили Р. И др., 2001; Bokan B., 1997).

Некоторые исследователи указывают, что отношение быстро сокращающихся мышечных волокон к медленно сокращающимся у лиц, развивающих скоростно-силовые качества больше, чем у нетренированных лиц, а также у спортсменов, специализирующихся на тренировке в выносливости (Саркисов Д.С., 1987; Сальников В.А., 1999; Jones A.M., Atter T., Geogr K.P., 1999).

При исследовании спортсменов, виды спорта которых требуют быстрых и интенсивных мышечных сокращений, некоторые авторы выявили трансформацию малых и медленных мотонейронов в большие и быстрые (Орджоникидзе З.Г. и др., 2001; Jaric S., 2000). Ряд работ посвящен произвольному управлению ДЕ спортсменов, в которых показано, что спортсмены высокого класса при наличии зрительной обратной связи способны произвольно активировать несколько ДЕ или поочередно на выбор их выключать (Суслов Ф.П., Холодов Ж.К., 1997; Thayer R. et al., 2000). Выявлено, что пороги рекрутирования ДЕ у спортсменов с развитыми скоростными качествами нервно-мышечной системы более низкие, чем у нетренированных людей и спортсменов с развитой выносливостью нервно-мышечной системы (Ziegler P.J., Nelson J.A., 1999).

Наряду с изменениями мышечных структур вследствие интенсивного занятия спортом, существенные изменения наблюдаются в механизмах высшего уровня регуляции движений. В ряде работ дано теоретическое обоснование ряду показателей ЭЭГ, способных прогнозировать склонность к тому или иному виду спорта. Данная концепция функционального состояния, обусловленная, прежде всего, процессами медленной адаптации ЦНС к условиям внешней среды, построена на ряде основных принципов: связь с механизмами перестройки взаимодействия афферентных систем; связь с механизмами структурно-фиксированной и динамически-функциональной перестройки нервных центров – приемников афферентной информации. Эти принципы лежат в основе воздействия многолетних занятий физическими упражнениями на нейронные механизмы, обеспечивающие организацию сложной координации движений и высокий уровень мышечной работоспособности у спортсменов (Романова Н. Г., 1999; Zoladz J., Radema K.A., 2000).

Изучение особенностей ритмики электрической активности мозга и межцентральных взаимодействий у спортсменов различных специализаций в процессе адаптации к физическим нагрузкам позволило выявить ряд изменений на ЭЭГ. Неспецифические изменения, отражающие общую активацию коры больших полушарий (улучшение пространственной синхронизации биопотенциалов головного мозга, усиление стабилизации и периодичности ЭЭГ). Специфические изменения ЭЭГ, связанные с особенностями выполняемых упражнений (у спортсменов отмечено избирательное усиление взаимосвязей активности между наиболее заинтересованными в выполнении движений корковыми центрами: при выполнении точных движений – между моторными и зрительными областями; циклических стандартных движениях, таких как тяжелая атлетика, бег и др., – между моторными и нижнетеменными областями; при выполнении сложнокоординированных движений – между моторной и префронтальной o6ластями) (Родичкин П.В. и др., 2002; Haugaard N., 1996).

Кроме этого, определены отличительные особенности ритмов, регистрируемых в сенсомоторной коре головного мозга спортсменов и нетренированных людей (L-ритм, мю-ритм, Е-волна, которые свидетельствуют о том, что мозговые механизмы, обеспечивающие готовность спортсмена к решению моторной задачи, в процессе тренировок совершенствуются (Ашмарин Б.А. и др., 1990; Kawabata Y. et al., 2000).

Для достижения высоких спортивных результатов и их устойчивости спортсмену важно уметь как можно быстрее сокращать и расслаблять мышцы. Это умение обеспечивает своевременное начало и окончание движения, что необходимо для правильного и быстрого решения двигательной задачи, обеспечивая при этом восстановление мышечной энергетики (Апчел В.Я., 2002; Burke D.H. et al., 2000). Ввиду своей актуальности эти направления исследований настоящего времени привлекают специалистов в области физиологии спорта.

Так, в целом ряде работ показано, что латентные периоды сокращения и расслабления мышц у высококвалифицированных спортсменов существенно короче, чем у менее квалифицированных (Лупандин А.В., Константинов А.А., 2001; Arakawa K., 2000). При этом после оптимальной локальной работы, когда работоспособность по максимальному усилию не изменяется, латентные периоды сокращения и расслабления мышц уменьшаются, что свидетельствует о повышении функционального состояния высших отделов ЦНС (Мак-Комас А. Дж., 2001; Bryner R.W. et al., 1998).

Некоторые авторы в своих работах систематизировали показатели латентных периодов сокращения и расслабления мышц у разных спортсменов и выявили существенные отличия этих показателей в зависимости от направленности тренировочного процесса, что указывает на их информативность при выборе перспективных спортсменов (Попов Г.И., 2000; Bonetti A. et al., 2000).

В последние годы получены факты, доказывающие прямую зависимость специальной работоспособности, квалификации и спортивных результатов в различных видах спортивной деятельности от релаксационных характеристик и, в частности, от скорости произвольного расслабления скелетных мышц. Значимость вклада этого показателя в повышение специальной работоспособности возрастает, а значимость сократительных свойств мышц снижается с ростом спортивного мастерства (Прошляков В.Д., 2000; Bryner R.W. et al., 1998).

В целом ряде работ установлена, что у спортсменов существует зависимость потенциала расслабления или «фронтального» потенциала от латентного времени расслабления мышцы, так как позитивное его отклонение появляется до окончания движения. Авторы высказывают гипотезу о том, что оно связано с корковой командой мышцам о прекращении работы (Соколовский В.В., 1988; Arakawa K., 2000).

Описывая особенности функционирования СУД у спортсменов, необходимо остановиться на анализе литературы, в которой дается характеристика упруго-вязких свойств мышц. Еще Р.Вагнер указывал, что изучение упруго-вязких свойств мышечного аппарата представляет интерес не только для анализа механизма мышечного сокращения, но также и для механизмов мышечной координации (Шмидт Р. и др., 1985).

Повышение мышечной активности сопровождается увеличением жесткости мышцы, и она выступает в роли буфера и временного хранилища механической энергии. В свою очередь, изменение физических свойств мышц оказывает существенное влияние на точность управления движениями. Так, между показателями упругости, вязкости мышц и точностью управления движениями наблюдается тесная корреляционная связь (Федоров В.И., Шумилин А.П., 2000; Jen Kendrup A.E., Li F., 2000).

Кроме этого, во многих исследованиях показана тесная взаимосвязь упруго-вязких свойств с показателями латентного времени напряжения и времени расслабления мышцы у спортсменов (Фарфель В.С., 1975; Jaric S., 2000). Таким образом, одновременная регистрация этих показателей может служить своеобразным тестом для оценки периферического уровня управления движениями.

Под влиянием занятий спортом в мышцах происходят специфичес­кие изменения упруго-вязких свойств, связанные с особенностями к тонической и физической деятельности. В связи с этим, способность к развитию максимального напряжения и произвольного расслабления мышц у спортсменов выше, чем у лиц с нетренированными мышцами (Матвеев Л.П., 1991; Jones A.M. et al., 1999).

Условия функционирования скелетных мышц человека отражаются на их упруго-вязких свойствах. Так, в ряде работ показано, что у представителей скоростно-силовых видов спорта показатели упругости и вязкости мышц значительно меньше, чем у спортсменов, характер работы которых связан с проявлением выносливости (Попов Г.И., 2000; Mohebbi H. et al., 2000). В других работах утверждается, что высокие показатели тонуса мышц не всегда могут являться характерными при оценке функционального состояния мускулатуры высококвалифицированных спортсменов. При этом у тренирующихся в скоростно-силовых вид спорта более высокие показатели упруго-вязких свойств мышц по сравнению со спортсменами, тренирующимися на выносливость (Солодков А.С., Сологуб Е.Б., 2001; Portman R., 1998).

Несмотря на существующие разногласия ученых при исследовании тонуса мышц у разных спортсменов, все они едины во мнении, что утомление мышцы приводит к изменению ее упруго-вязких свойств, точности выполняемого движения, причем коэффициент корреляции между этими двумя изменениями достаточно высок (Суслов Ф.П., Холодов Ж.К., 1997; Солодков А.С., 2000).

Проблема утомления была и остается одной из центральных проблем в физиологии спорта и занимает важное место в подготовке спортсменов высокого класса. Она объединяет весьма сложный и разносторонний комплекс проявлений, определяется не только физиологическими, но также психологическими и социальными факторами (Давиденко Д.Н., 1999).

По мнению ряда авторов, в основе периферического утомления развивающегося в процессе локальной и глобальной работы, лежат изменения в сократительном аппарате мышц, в электрогенном звене нейромоторного аппарата, а также в механизмах электромеханического сопряжения возбуждения и сокращения. При этом удельное значение каждой из этих структур неодинаково при работе разной интенсивности (Губа В.П., 2000; Голубев В.Н., 2002). Вследствие утомительных физических нагрузок замедляется скорость проведения возбуждения по мышечным волокнам, наблюдается увеличение времени потенциалов ДЕ и изменение их формы, что связывают с дисперсией во времени разрядов отдельных мышечных волокон. Причем степень тренированности не влияет на выраженность этих изменений (Голубев В.Н., 1997).

Изменение возбудимости мотонейронов зависит от объема выполненной работы. Чем больше эта работа, тем выше степень снижения возбудимости спинальных мотонейронов. Однако при работе до выраженного утомления обнаружено гораздо меньшее изменение возбудимости у спортсменов, тренирующихся на выносливость, чем у спортсменов скоростно-силовых видов и лиц, неадаптированных к специальной мышечной деятельности, хотя первые выполняли работу более длительно (Буланов Ю.Б., 2003; Jaric S., 2000).

В научной литературе имеются данные, доказывающие, что различия в морфофункциональной организации периферического нейромоторного аппарата у спринтеров и стайеров определяют не только утомляемость ДЕ, но и скоростные качества нервно-мышечной системы. 3aложенная в генотипе более выраженная фракция медленных или быстрых ДЕ обусловливает достижение спортсменом высоких результатов в том или ином виде спорта, требующего от него высоких скоростных качеств или высокой резистентности нервно-мышечной системы к утомлению (Солодков А.С., Сологуб Е.Б., 2001; Kawabata Y. et al., 2000).

Как уже было сказано выше, спинальные структуры СУД, хотя выполняют сложный комплекс задач, все же находятся у человека под мощным супраспинальным контролем. Поэтому трудно недооценить роль центральных механизмов в развитии утомления при физической работе, на что указывает и большое количество работ, выполненных за последние годы (Солодков А.С., 2000; Ситель А.Б., 2001; Родичкин П.В., Голубев В.Н., 2002). Ряд исследований показывает, что процессы утомления при работе до отказа связаны с психической саморегуляцией, которая в данной ситуации являет мощным фактором мобилизации резервных возможностей организма. В работах В.Н.Голубева (1998-2002) высказана гипотеза о существовании двух СУД, одна из которых работает в повседневной деятельности, а другая – в экстремальных условиях (Голубев В.Н., 1997; Родичкин П.В. и др., 2003).

Утомительная локальная и глобальная работа до выраженного утомления у спортсменов существенно снижает функциональное состояние ЦНС, что сказывается в изменении потенциалов головного мозга, увеличении латентного времени сокращения и расслабления мышц (Дембо А.Г., 1988; Давиденко Д.Н., 1999).

В настоящее время остается не до конца решенным вопрос, какие из нагрузок, динамическая или статическая, более утомительны для спортсменов. По утверждению одних исследователей, утомление, вызванное как статической, так и динамической нагрузками, приводит к однонаправленным сдвигам возбудимости различных структур СУД, однако восстановительный период после динамической нагрузки значительно короче (Губа В.П., 2000; Thayer R. et al., 2000).

Другие авторы ставят под сомнение представление о меньшей утомительности динамической мышечной работы по сравнению со статической. По их мнению, с точки зрения характера сокращения мышц анизометрия, сама по себе, утомительнее изометрии, что четко выявляется в сопоставимых условиях при одинаковом режиме работы – непрерывном или с паузами (Зотов В.П., 1990; Zashvili G. et al., 1999).

Развиваемое посредством больших физических нагрузок, утомление в организме спортсмена неизбежно и в достаточной степени ухудшает управление двигательной активностью на различных уровнях. Именно поэтому поддержание высокой дееспособности СУД и обеспечение восстановления резервных возможностей является важной задачей физиологии спорта и спортивной медицины.