Влияние двигательной деятельности разной направленности на электронейромиографические показатели нервно-мышечного аппарата человека тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат биологических наук Фомина, Дина Константиновна

• Фомина, Дина Константиновна
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Фомина, Дина Константиновна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА ПОД ВЛИЯНИЕМ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАЗНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ.

1.1. ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЯ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА.

1.2. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМАХ МЫШЕЧНОГО УТОМЛЕНИЯ.

1.3. ВЛИЯНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАЗНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ НА НЕРВНО-МЫШЕЧНЫЙ АППАРАТ ЧЕЛОВЕКА.

ГЛАВА II. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

II.1 ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.

II.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА.

III. 1. ВЫРАЖЕННОСТЬ ПРЕСИНАПТИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ а-МОТОНЕЙРОНОВ СПИННОГО МОЗГА В СОСТОЯНИИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО МЫШЕЧНОГО ПОКОЯ.

111.2. ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРОВ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ ПРИ УДЕРЖАНИИ ГРУЗА 40 КГ ДО ПРОИЗВОЛЬНОГО «ОТКАЗА».

111.3. ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ ПРИ УДЕРЖАНИИ ГРУЗА 70% ОТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО МАКСИМУМА.

ГЛАВА IV. ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО АППАРАТА ПОД ВЛИЯНИЕМ ТРЕНИРОВОК РАЗНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

IV. 1. ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРОВ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ ТРЕНИРОВКИ ТЕХНИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ.

IV.2. ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРОВ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ ТРЕНИРОВКИ СИЛОВОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ.

ГЛАВА V. РОЛЬ УРОВНЯ СПОРТИВНОГО МАСТЕРСТВА В ИЗМЕНЕНИИ

ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО АППАРАТА ПОД ВЛИЯНИЕМ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК.

V.I. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРОВ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ В СОСТОЯНИИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО МЫШЕЧНОГО ПОКОЯ У СПОРТСМЕНОВ РАЗНОЙ КВАЛИФИКАЦИИ.

V.2. ВЛИЯНИЕ СПОРТИВНОЙ КВАЛИФИКАЦИИ НА ДИНАМИКУ

ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРОВ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ В ХОДЕ ВЫПОЛНЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ УСИЛИЙ.

ГЛАВА VI. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние двигательной деятельности разной направленности на электронейромиографические показатели нервно-мышечного аппарата человека»

Актуальность исследования. Двигательная деятельность, являясь одним из основных проявлений жизнедеятельности организма человека, имеет определяющее значение в его активном воздействии на окружающую среду. Формирование и реализация целенаправленных двигательных действий представляют собой важнейший аспект управляющей деятельности мозга (Зимкин, 1973; Иоффе, 1991; Jankowska, 2002; Козловская, 1976, 2004 и др.). Это ставит проблему изучения влияния двигательной деятельности разной направленности на организм человека в ряд центральных и узловых направлений современной физиологии.

В настоящее время в литературе имеется немало сведений об изменениях функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) и нервно-мышечного аппарата (НМА) человека при статических (Зимкин, 1973; Данько, 1974; Розенблат, 1975; Городниченко, 1981; Мейгал и др., 2001; Солопов, Шамардин, 2003 и др.) и динамических (Жуков, 1960; Алфёрова, 1990; Рыжов и др., 1998; Тхоревский, 2001; Gandevia, 2001; Антропова и др., 2003; Воронов, 2004; Городничев, 2005) мышечных нагрузках. Однако без внимания исследователей до настоящего времени остается вопрос об особенностях изменений электронейромиографических (ЭНМГ) параметров НМА и характеристик мышечного сокращения под влиянием статических мышечных нагрузок и динамической двигательной деятельности разной направленности у лиц, адаптированных к сложнокоординированной мышечной работе. Хотя, очевидно, что специфичность изменений ЭНМГ параметров НМА и характеристик мышечного сокращения при работе разной направленности у спортсменов необходимо учитывать при организации и проведении тренировочного процесса. Настоящая работа посвящена изучению этой актуальной для экспериментальной и прикладной физиологии проблемы.

Цель исследования. Изучение особенностей изменений ЭНМГ параметров НМА и характеристик мышечного сокращения под влиянием разной двигательной деятельности у человека.

Задачи исследования.

1. Изучить влияние многократного удержания подошвенным сгибанием стопой груза весом 40 кг, выполняемого до произвольного «отказа» на ЭНМГ параметры НМА и характеристики мышечного сокращения человека.

2. Исследовать изменения ЭНМГ показателей НМА и характеристик мышечного сокращения человека под влиянием многократного удержания подошвенным сгибанием стопой груза 70% от индивидуального максимума, выполняемого до произвольного «отказа».

3. Выявить влияние тренировки технической и силовой направленности на ЭНМГ параметры НМА и характеристики мышечного сокращения.

4. Определить роль уровня спортивной квалификации в изменении ЭНМГ показателей НМА в условиях статических нагрузок у лиц, адаптированных к сложнокоординированной двигательной деятельности.

Научная новизна. Настоящая работа является первым интегративным исследованием, раскрывающим влияние различных моделей двигательной деятельности на ЭНМГ показатели НМА и характеристики мышечного сокращения человека. Определены закономерности изменений ЭНМГ параметров НМА и характеристик мышечного сокращения в ходе выполнения статических нагрузок и тренировок технической и силовой направленности у лиц, адаптированных к сложнокоординированной мышечной активности и различающихся по уровню спортивного мастерства.

Теоретическая значимость. Данное исследование выполнено в аспекте основных теоретических положений классической отечественной и зарубежной физиологии. Настоящая работа вносит определённый вклад в представления о механизмах развития и локализации утомления скелетных мышц человека в ходе реализации двигательной деятельсти разной направленности. Полученные результаты имеют существенное значение для развития теоретических представлений об адаптации организма к сложнокоординированной мышечной деятельности в процессе многолетней спортивной подготовки.

Практическая значимость. Прикладной аспект диссертации представлен следующими направлениями: 1) результаты диссертации применяются в исследовательской работе «Центра функционального контроля», используются преподавателями кафедры медико-биологических дисциплин Великолукской государственной академии физической культуры и спорта (ВЛГАФК) в курсах лекций по «Физиологии моторной системы» и «Физиологии спорта», студентами, аспирантами - при подготовке дипломных и диссертационных работ; 2) результаты исследования могут применяться для оценки механизмов развития и локализации утомления у человека по показателям ЭНМГ параметров НМА и характеристикам мышечного сокращения, а также в осуществлении оперативного и этапного функционального тестирования НМА спортсменов для контроля за динамикой адаптационных изменений в многолетнем тренировочном процессе.

Положения, выносимые на защиту.

1. Многократные статические нагрузки, выполняемые до произвольного «отказа», вызывают, хотя и однонаправленные, но более существенные изменения ЭНМГ показателей НМА и характеристик мышечного сокращения человека, чем динамическая двигательная деятельность.

2. В ходе выполнения напряжённой статической и динамической двигательной деятельности у человека снижается возбудимость мотонейронного пула (МП); включаются в работу высокопороговые ДЕ; увеличивается выраженность пресинаптического торможения (ПТ) спинальных а-мотонейронов; возрастает суммарная электроактивность и взаимосвязь между агонистом и антагонистом; повышается плотность мощности спектра ЭМГ; усиливаются процессы синхронизации разрядов отдельных ДЕ; снижаются временные, скоростные и силовые характеристики максимальных произвольного и вызванного сокращений.

3. В механизмах координации активности скелетных мышц спортсменов разной квалификации в ходе выполнения различных моделей мышечной активности происходят изменения, являющиеся результатом их многолетней адаптации к специфичной для них двигательной деятельности.

Апробация работы. Основные результаты диссертации изложены в 11-ти публикациях. Материалы исследования представлены и доложены: на научно-практических конференциях ВЛГАФК (Великие Луки, 2003; 2005), VIII Международном научном конгрессе «Современный олимпийский спорт и спорт для всех» в г. Алматы (2004), Международном конгрессе «Здоровье, обучение, воспитание детей и молодёжи в XXI веке» в г. Москва (2004), XIX съезде физиологического общества им И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004), научно-практической конференции, посвященной проблемам теории и практики физического воспитания и спорта молодёжи (Владимир, 2004), межвузовской научно-практической конференции по проблемам оказания неотложной помощи в экстремальных ситуациях (Санкт-Петербург, 2004), Международной научной конференции «Физиология развития человека», посвященной 60-летию Института возрастной физиологии РАО (Москва, 2004), Всероссийской конференции молодых исследователей (Санкт-Петербург, 2005).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, включающих обзор литературы, изложение результатов собственных исследований и их обсуждение, практических рекомендаций, выводов и списка литературы. Работа изложена на 141 страницах компьютерного текста, включает 33 рисунка и 16 таблиц. Библиография содержит 250 литературных источников (168 отечественных и 82 иностранных).

Заключение диссертации по теме «Физиология», Фомина, Дина Константиновна

ВЫВОДЫ

1. В ходе многократного удержания подошвенным сгибанием стопы груза 40 кг и 70% от индивидуального максимума, выполняемого до произвольного «отказа» у лиц, адаптированных к сожнокоординированной двигательной деятельности, установлено снижение возбудимости мотонейронного пула, включение в работу высокопороговых двигательных единиц, увеличение выраженности пресинаптического торможения спинальных а-мотонейронов, снижение максимальной произвольной силы мышечного сокращения и длительности выполнения попыток. Более существенные изменения вызывает статическая нагрузка, составляющая 70% от индивидуального максимума.

2. Изменения биоэлектрической активности скелетных мышц, обеспечивающих удержание груза, при использовании двух моделей статических нагрузок в качественном отношении идентичны и однонаправлены, но количественно более выражены в условиях удержания груза 70% от индивидуального максимума. Установлено, что в процессе выполнения обеих видов статического напряжения существенно повышаются: суммарная электроактивность мышц; амплитуда и количество турнов ЭМГ; максимум амплитуды спектра; средняя длительность колебаний ЭМГ агониста - m. soleus и антагониста - m. tibialis anterior; степень взаимосвязи между электроактивностью m. soleus и т. tibialis anterior. Это указывает на рекрутирование высокопороговых ДЕ скелетных мышц при утомлении.

3. Тренировки технической и силовой направленности вызывают однонаправленное изменение исследуемых показателей: снижение количества реф-лекторно возбудимых а-мотонейронов, рефлекторной возбудимости мотонейронного пула, силы, длительности и скорости максимальных произвольного и вызванного сокращений; повышение выраженности пресинаптического торможения 1а афферентов. Наибольшие изменения названных показателей наблюдаются после выполнения силовой тренировки.

4. Многократные статические мышечные нагрузки, выполняемые до произвольного «отказа», вызывают более выраженное понижение электроней-ромиографических показателей нервно-мышечного аппарата и характеристик мышечного сокращения самбистов, чем динамическая двигательная деятельность. Это свидетельствует о специфичности развития механизма утомления для разных условий мышечной активности.

5. Параметры, отражающие состояние сегментарного аппарата человека, в процессе выполнения напряжённой статической работы и тренировок технической и силовой направленности изменяются в большей степени, чем характеристики мышечного сокращения: пресинаптическое торможение увеличивается на 74%, рефлекторная возбудимость а-мотонейронов снижается на 51,74%; показатели максимальной произвольной силы и максимальной вызванной силы снижаются не более чем на 26,56%.

6. У высококвалифицированных самбистов, по сравнению с низкоквалифицированными, в состоянии покоя более выражено пресинаптическое торможение а-мотонейронов спинного мозга, а выполнение статических нагрузок сопровождается: меньшим снижением рефлекторной возбудимости, доли реф-лекторно возбудимых а-мотонейронов, максимальной произвольной силы мышечного сокращения; меньшим увеличением суммарной электроактивности скелетных мышц, амплитуды и количества турнов ЭМГ, положительной взаимосвязи в системе агонист-антагонист, выраженности пресинаптического торможения а-мотонейронов спинного мозга. Это свидетельствует о повышении экономичности и эффективности выполняемых ими двигательных действий в процессе адаптации к сложнокоординированной мышечной деятельности.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Основываясь на результатах настоящего исследования, рекомендуем:

1. Использовать в практике физической культуры и спорта современные электрофизиологические методы, такие как поверхностная и стимуляцион-ная электромиография, метод оценки выраженности ПТ а-мотонейронов спинного мозга (Hultborn et al. 1987), механография для оценки утомления по показателям ЭНМГ параметрам НМА и характеристик мышечного сокращения;

2. Осуществлять оперативное и этапное функциональное тестирование ЦНС, оценивая состояние НМА по ЭНМГ показателям в условиях статических мышечных нагрузок и в ходе тренировок разной направленности у самбистов для контроля за динамикой адаптационных изменений в многолетнем тренировочном процессе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Фомина, Дина Константиновна, 2006 год

1. Алексеев М.А. Регуляция поэтапных компонентов сложного произвольного движения человека / М.А. Алексеев, А.А. Асканзий, А.В. Найдель и др. // Сенсорная организация движений. Л., 1975. - С. 5-7.

2. Андреева Е.А. Спектральный метод анализа электрической активности мышц /Е.А. Андреева, О.Е. Хуторская М.: Наука, 1987. - 104 с.

3. Анисимова Н.П. Регуляция сокращения скелетных мышц в изометрическом режиме: автореф. дис. . канд. биол. наук / Н.П. Анисимова. Л., 1980.-28 с.

4. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Медицина, 1975.-256 с.

5. Антропова Е.С. Характеристики интегрированной электромиограммы у лиц, длительно подвергавшихся действию вибрации / Е.С. Антропова, Л.И. Герасимова, А.Ю. Мейгал // Физиология человека. 2003. - Т. 29, №5. - С. 134-139.

6. Арифулин А.Н. Функциональная характеристика нейромоторного аппарата нижних конечностей у юношей-спортсменов различных специализаций: дис. канд. биол. наук. Владимир, 2005. - 128 с.

7. Бадалян Л.О. Клиническая электронейромиография руководство для врачей / Л.О. Бадалян, И.А. Скворцов М.: Медицина, 1986. - 368 с.

8. Баев К.В. Нейронные механизмы программирования спинным мозгом ритмических движений. Киев: Наукова Дума, 1984. - 155 с.

9. Байкушев С. Стимуляционная электромиография и электронейрография в клинике нервных болезней / С. Байкушев, З.Х. Монович, В.П. Новикова -М.: Медицина, 1974. 144 с.

10. Бернштейн Н.А. О построении движений / Н.А. Бернштейн. М., 1947. -255 с.

11. И. Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологической активности. М.: Медицина. - 1966. - 349 с.

12. Бершицкий С.Ю. Исследование механизмов генерации силы в мышце: дис. . д-ра биол. наук. М., 2005. - 181 с.

13. Бигланд-Ритхие В. Частота стимуляции и мышечное утомление: Электрические ответы у человека при произвольном и вызванном сокращениях / В. Бигланд-Ритхие, Д.А. Джонес, Ж.Ж. Увудс // Экспериментальная нейроло-гия 1979. - Т. 64. - С. 414-427.

14. Богданов О.В. Обратная связь и функциональное биоуправление в двигательном обучении: Теоретические и прикладные аспекты. СПб.: Изд-во С. -Петерб. ун-та, 2000. - 74 с.

15. Вайсман М.В.Спектральный анализ электрической активности дыхательных мышц и нервов / М.В. Вайсман, И.А. Тараканов, В.А. Сафонов. М.: Медицина, 1997. - 32 с.

16. Варламова Т.В. Функциональной состояние двигательной системы у детей раннего возраста по данным турн-амплитудного анализа электромиограм-мы / Т.В. Варламова, А.Ю. Мейгал // Физиология человека. 2004. - Т. 30, №4. - С. 134-137.

17. Васильев JI.JI. О влиянии раздражений воспринимающих органов на работоспособность мышц // Вопросы психофизиологии, рефлексологии и гигиены труда. Казань, 1923. - С. 33.

18. Васильев JI.JL Торможение как фактор утомления / JI.JI. Васильев, А.А. Князева // Новое в рефлексологии и физиологии нервной системы. Л., 1925.-С. 59.

19. Введенский Н.Е. О соотношениях между раздражением и возбуждением при тетанусе Н.Е. Введенского. СПб., 1886.

20. Верещагин Н.К. Некоторые данные по изучению процессов утомления при статических напряжениях / Н.К.Верещагин, В.В. Розенблат // Физиология нервных процессов. Киев, 1955. - С. 377.

21. Виноградов М.И. Физиология трудовых процессов. Л.: Изд-во Ленин-градск. ун-та, 1958.

22. Виноградова O.J1. Изменение показателей силы и выносливости при физической тренировке различной направленности // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2004. - Т. 90, №8. - С. 368-369.

23. Влияние общего охлаждения на электромиографические характеристики мышечного утомления вызванного динамической нагрузкой / А.Ю. Мей-гал, А.Ю. Ивуков, Л.И. Герасимова и др. // Физиология человека. 2004. -Т. 26, №2. - С. 80-86.

24. Возняк Г.В. Возрастные особенности двигательного утомления при циклической работе умеренной мощности / Г.В. Возняк, P.M. Городничев // Теория и практика физической культуры. 1977. - №10. - С. 42-44.

25. Воробьёв В.П. Большой атлас анатомии человека. Мн.: Харвест, 2003. -1312 с.

26. Воронов А.В. Анатомическое строение и биомеханические характеристики мышц и суставов нижней конечности. М.: Физкультура, образование и наука, 2003.-203 с.

27. Воронов А.В. Скоростно-силовые свойства скелетных мышц человека при спортивных локомоциях: дис. д-ра биол. наук. М., 2004. - 438 с.

28. Герасименко Ю.П. Методика исследования проприоцептивных рефлексов у человека / Ю.П. Герасименко, С.П. Романов // Проблемы физиологии движений / ред. B.C. Гурфинкель. Л., 1980. - С. 136-147.

29. Герасименко Ю.П. Спинальные механизмы регуляции двигательной активности в отсутствие супраспинальных влияний: автореф. дис. . д-ра биол. наук. СПб., 2000. - 31 с.32