Физиология и биомеханика опорно- двигательного аппарата при выполнении базовых движении

Общая схема Инструктор, проводящий занятие, регулирует

строения и интенсивность мышечной работы посредством

функционирова- управления деятельностью опорно-двигательного
ния ОДА аппарата (ОДА).

Как это происходит? Для ответа на этот вопрос необходимо представлять себе общую схему строения и функционирования ОДА.

ОДА человека включает: скелет, нервно-мышечный аппарат, связки, фасции и сухожилия. Скелет создает внешний остов тела и выпол-

Физиологические

Механизмы

Изменения

Интенсивности

Мышечной

Нагрузки

няет опорную функцию для других органов, в частности для нервно-мышечного аппарата (НМА).

НМА включает: сенсомоторную зону коры головного мозга (ГМ); нижележащие нервные центры головного мозга, а также нервные связи их между собой, корой ГМ и спинным мозгом; нервные пути от коры ГМ к а-мотонейронам спинного мозга; проводники от а-мотонейронов спинного мозга к скелетным мышцам, сами скелетные мышцы, а также "биологическую обратную связь" — рецепторы и нервы, посылающие в мозг сигналы о состоянии и положении ОДА.

Связки, фасции и сухожилия выполняют соединительную функцию в опорно-двигательном аппарате.

Занимающийся сам своими волевыми усилиями "включает" ту или иную моторную программу (см. раздел "Управление и обучение движениям"), "записанную" в сенсомоторной зоне коры ГМ (например, на выполнение "шага", "скипа" и т.п.). В соответствии с программой включается очень сложная цепочка физиологических и биохимических реакций, позволяющих выполнить данное движение. В частности, импульсы от ГМ поступают к мотонейронному пулу спинного мозга, состоящего из а-мотонейронов, которые, возбуждаясь, передают нервные импульсы по двигательным нервам к мышечным волокнам задействованных в данном движении мышечных групп и вызывают их сокращение.

Как в этом аппарате реализуется изменение интенсивности? Например, как обеспечиваются большая скорость и сила сокращения мышц-разгибателей ног при переходе от Lo impact к Hi impact?

Первоначально в сенсомоторной зоне коры ГМ в ответ на соответствующие команды инструктора формируется программа на увеличение интенсивности. Для реализации этой команды НМА имеет три механизма.

Недостатком является то, что от инструктора
требуется очень глубокое знание музыки. Без это
го будет очень сложно найти новые ритмы и при
думать движения, соответственно очевиден риск
повторений.
Метод бэйс Бэйс хореография нацелена преимущественно

хореография на развитие координации. Она строится обычно

на одну восьмерку (на две восьмерки).

Основная восьмерка составляется из простых базовых движений. Затем сложность постепенно увеличивается при использовании методов изменения координационной сложности движения. Время выполнения восьмерки остается неизменным, т.е. возрастает только сложность.

Преимущество этого метода заключается в отсутствии отстающих в классе. Каждый может оставаться на подходящем для него уровне сложности, не мешая другим. Кроме того, так как связки движений короткие, инструктор имеет возможность исправлять ошибки.

Недостаток этого метода только один — он не подходит тем, в чьи цели не входит развитие координации или преодоление координационных сложностей.

2.2.1.3. Физиология и биомеханика опорно- двигательного аппарата при выполнении базовых движении

Общая схема Инструктор, проводящий занятие, регулирует

строения и интенсивность мышечной работы посредством

функционирова- управления деятельностью опорно-двигательного
иия ОДА аппарата (ОДА).

Физиологические

Механизмы

Изменения

Интенсивности

Мышечной

Нагрузки

няет опорную функцию для других органов, в частности для нервно-мышечного аппарата (НМА).

Связки, фасции и сухожилия выполняют соединительную функцию в опорно-двигательном аппарате.

Первый механизм - это частота следования импульсов от а-мотонейронов. При маленькой частоте (3-10 имп/с) MB работают в режиме одиночных сокращений (т.е. MB успевают полностью расслабиться до прихода нового импульса) и передают на сухожилие слабое усилие. Чем больше частота импульсации, тем больше актино-миозино-вых мостиков в миофиламенте мышечного волокна непрерывно генерируют усилие и передают на сухожилие и дальше — на кости. Это проявляется в большей скорости или силе сокращения мышцы. Второй механизм — количество вовлеченных в работу (рекрутированных) двигательных единиц (ДЕ — это а-мотонейрон с иннервируемыми им мышечными волокнами). ЦНС способна вовлекать в работу ДЕ мышцы не одновременно. Предположим, что в состав мышцы входит 20 а-мотонейронов. Если в возбужденном состоянии одновременно находятся только 5 а-мотонейронов с их волокнами (5 ДЕ), то сила или скорость сокращения мышцы будет не максимальной. При 10 работающих ДЕ сила соответственно возрастет и т.д.

Существенным моментом является то, что вначале, при небольших усилиях, в работу первыми вовлекаются самые малые MB, которые, как правило, являются медленными. Они возбуждаются первыми и первыми достигают максимальной частоты своей импульсации. То есть, когда необходимо выполнить медленные движения с малым усилием (как при Lo impact), в наших мышцах работают в основном медленные мышечные волокна. Для организма это очень целесообразно, так как медленные MB намного более экономно, чем быстрые MB, расходуют энергетические субстраты и не вызывают утомления мышц.

По мере увеличения силы или мощности работы мышцы (например, при переходе к Hi impact), в работу вовлекаются все более крупные ДЕ, имеющие в своем составе быстрые MB. Но первоначаль-

Биомеханические

Механизмы

Изменения

Интенсивности

Мышечной

Нагрузки

но их мотонейроны посылают импульсы с низкой частотой, поэтому эти мышечные волокна работают в режиме одиночных сокращений или близком к нему. В таком режиме эти MB так же, как и медленные MB, не утомляются. И только когда требуется очень быстрое или сильное сокращение (напряжение) мышцы, достигается максимальная частота импульсации уже работающих (быстрых) ДЕ и в работу вовлекаются все остальные — самые крупные и самые быстрые ДЕ этой мышцы. В таком режиме мышца может развить максимальную для себя мощность (силу или скорость сокращения, например как при высоком прыжке), но такая работа быстро приведет к утомлению.

Третий механизм — синхронизация импульсов от мотонейронов к мышечным волокнам. Обычно а-мотонейроны одной мышцы (одного мотонейронного пула), при немаксимальных усилиях работают асинхронно — т.е. их импульсы не совпадают по времени. Это позволяет выполнять движения плавно. Однако, когда требуется очень быстро проявить, например, "взрывное" усилие, мотонейроны посылают пачку синхронизированных импульсов. Это позволяет быстрее развить максимум силы сокращения мышцы и, например, сильнее оттолкнуться.

Таким образом, интенсивность мышечной нагрузки определяется силой и/или скоростью сокращения мышц.

При целостном (например, одном из "базовых") движении мышцы передают свои усилия на кости скелета, вызывая перемещения конечностей в пространстве или их взаимодействие с внешними предметами, (например, опорой, отягощениями).

Костно-мышечный аппарат — это, по сути, система рычагов, вращающихся относительно суставов. К меньшему рычагу прикладывается сила тяги мышц. Больший рычаг служит для передачи усилия на другие кости или внешние предметы.

М₁ = d₁ x F₁М₂= d₂ х F₂

Рис.2 Моменты сил

В таком аппарате мерой проявления силы мышцы является не сила ее тяги, а момент силы — произведение действующей силы на плечо ее действия относительно точки вращения (рис. 2). Точно так же и мерой действия внешних сил на мышцы (например, при приземлении после прыжка) является не сама сила, а ее момент относительно суставов. Это правило полностью справедливо как для односуставных (проходящих через один сустав), так и двусуставных мышц (проходящих через два сустава).

Движения человека выполняются в поле силы тяжести, которая и является первым и основным "нагружателем" мышц в упражнениях аэробной части класса.

Для рассмотре- ШР

ния основных биомеханических механизмов регулирования интенсивности нагрузки используем простейшее упражнение — прыжок вверх после предварительного подседа. ^а

Рис.3

Кривые "длина-напряжение" (Коц, 1982): 1 - кривая, полученная при регистрации максимального произвольного (общего) напряжения мышцы при разной ее длине; 2 -кривая пассивного напряжения мышцы в состоянии ее расслабления; 3 -кривая "чистого" (активного) произвольного напряжения мышцы,

полученная путем вычитания кривой 2из1.

В И.П., в основной стойке, моменты сил относительно основных суставов минимальны (рис. а). Мышцы немного напряжены, но только для того, чтобы поддерживать равновесие и фиксировать суставы в углах около 180°. Начиная подсед, мы выводим оси суставов за линию действия силы тяжести (рис. б). При этом плечо действия силы тяжести становится больше и соответственно возрастают моменты силы тяжести относительно суставов. Таким образом, в положении полуприседа (а тем более в приседе) мышцы вынуждены работать более интенсивно — напрягаться с большей силой, несмотря на то что величина внешней нагрузки (веса тела) не изменилась.

Этим примером демонстрируется важный механизм работы двигательного аппарата — увеличение плеча действия силы (путем, например, сгибания в суставах нижних конечностей и туловища в вертикальном положении) практически всегда приводит к увеличению нагрузки, которую должны преодолевать мышцы.

2 3 4

Изменение в длине, см