ФИЗИОЛОГИЯ СПОРТА

Abstract

MOTOR-RESONANT ADAPTATION OF MOTOR SYSTEM

V.A. Popov, Ph. D., lecturer

Velikie Luki state academy of physical culture and sports, Velikie Luki

Key words: own and compelled fluctuations of internal bodies, fluctuations of extremities at performance of movements, synchronization of own fluctuations of bodies and compelled power influences of environment, adaptation - process of resonant synchronization of bodies of performance, regulation and maintenance.

The purpose of the research was the definition of the level of synchronization of motor and respiratory systems with power influences of an environment.

The Functional activity of the respiratory system at the moment of interaction of a person with a variable environment in a certain measure depends on the rate of performance of movements by the top extremities.

The Decrement of the excessive fluctuations of internal bodies at fast walking or run (on place or with promotion) occurs due to the redistribution of a tone of muscles of an abdominal tension that causes some displacement of the internal bodies aside a heart and changes the densities of weight of internal bodies of a belly cavity.

The Transfer of the information to the general center of gravity of a person through the informational-power field must be one of the ways of interaction of an organism with an environment.

МОТОРЕЗОНАНСНАЯ АДАПТАЦИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Кандидат педагогических наук, доцент В.А. Попов
Великолукская государственная академия физической культуры и спорта, Великие Луки

Ключевые слова: собственные и вынужденные колебания внутренних органов, колебания конечностей при выполнении движений, синхронизация собственных колебаний органов и вынужденных силовых воздействий со стороны внешней среды, адаптация - процесс резонансной синхронизации органов исполнения, регуляции и обеспечения.

Исследованию механизмов приспособления человеческого организма в меняющихся условиях внешней среды посвящены работы П.К. Анохина, 1975; Н.А. Бернштейна, 1947; В.Г. Стрельца, А.А. Горелова, 1995; А.Г. Фалалеева, 1991; В.И. Ляха, 1987, и др., которые в отдельных случаях наблюдали волнообразность в адаптационных процессах. Скорость и глубина развертывания приспособительных процессов зависят от психических, морфологических и функциональных запасов "прочности" объекта.

Ф.К. Агашин, 1977; П.И. Бегун, Ю.А. Шумейло, 2000; А.А. Летавет, Э.А. Дрогичена, 1971; В.Ф. Дмитриев, 2003; П.В. Шеметов, 2004, и др., исследуя взаимодействие функционирования собственного организма с переменными силами внешней среды выявили, что органы подвержены не только собственным, но и вынужденным колебаниям.

Так, собственные колебания головы составляют 20-30 Гц; колебания пояса верхних конечностей соответственно - 4-5 Гц; предплечья - 16-30 Гц; грудной клетки - 3,5 Гц; брюшной полости - 4-8 Гц; бедра - стоя и сидя соответственно - 8 и 2-8 Гц и т.д. Вынужденные колебания внешней среды не имеют частотных ограничений в пределах исследуемых временных диапазонов. Синхронизация внешних и внутренних частот колебаний вызывает резонанс. Резонансные частоты мало зависят от индивидуальных особенностей строения тела человека, что подтверждает универсальность эволюции при формировании пропорций тела относительно условий среды обитания на Земле.

Знание закономерностей и технологии формирования необходимого уровня готовности ОДА к встрече с внешней средой не только окажет благотворное воздействие на процесс подготовки индивидуума к деятельности в экстремальных условиях, но и будет способствовать овладению жизненно важными навыками, необходимыми при его попадании в стрессовую ситуацию во время занятий спортом или иной профессиональной деятельностью.

Цель исследования заключалась в определении уровня синхронизации двигательной и дыхательной систем с силовыми воздействиями внешней среды.

Задачами исследования было определить концептуальные основы моторезонансной адаптации двигательной системы человека к воздействиям внешней среды; выявить уровень синхронизации собственных колебаний дыхательной системы и вынужденных колебаний верхних конечностей; определить синхронизацию в деятельности опорно-двигательного аппарата и состоянии внешней среды при установлении равновесия.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: хронометрия (до 0,01с); установление равновесия на четырехсекционной тензоплатформе.

Организация исследования . При изучении данного явления нами использовался системный подход, который помогал не только проанализировать "адаптационную систему", но и оценить роль "неопределенности" в данном процессе (А.Г. Фалалеев 1991).

Собственные исследования проводились со спортсменами-легкоатлетами II-I разрядов. Установка и удержание равновесия на подвижной платформе производились с учетом времени, отведенного на выполнение задания, фиксировались также ЧСС и частота дыхания.

Выявление уровня синхронизации собственных колебаний дыхательной системы и колебаний верхних конечностей производилось при положении испытуемых сидя. Темп движения верхними конечностями регулировался звуковым сигналом электрометронома в пределах от 0,9 до 5,7 в с. Синхронизация темпа движения и частоты дыхания с помощью полупроводникового пневмодатчика фиксировалась на самописец.

Результаты исследований по определению степени влияния воздействия вынужденных колебаний на собственные колебания органов дыхательной системы показали, что с увеличением частоты движения верхних конечностей наблюдается изменение не только частоты, но и структуры самого дыхания. Так, при частоте движений рук до 1,0 Гц частота дыхания поддерживается на уровне собственного ритма, при темпе от 1,3 до 4,1 Гц наблюдается совпадение частоты вынужденных колебаний (движение конечностей) и частоты колебания органов дыхания (как целостной системы). С увеличением частоты движения конечностями свыше 5,0 Гц выявлено уменьшение глубины дыхания, увеличение объема остаточного воздуха (см. таблицу).

Вынужденные колебания, идущие от верхних конечностей, становятся ведущими, вызывая излишнее мышечное напряжение дыхательных мышц. Это одновременно сдерживает возникновение явления резонанса, которое может возникнуть в результате синхронизации собственных и вынужденных колебаний дыхательной системы, чрезмерно "раскачивая" внутренние органы. Способность всего организма противостоять "раскачиванию" органов дыхания до амплитуд, приводящих к их травмированию, свидетельствует о его адаптационных возможностях на данное воздействие внешней среды.

Кроме данного ритмичного воздействия колебания двигательный аппарат подвергается более мощным силам реакции опоры, передающимся посредством волнообразных колебаний по всему телу или его частям, в момент выполнения бега с ускорением, прыжков в длину и в высоту. Основные колебательные движения возникают при постановке опорной ноги на место опоры и в момент "отталкивания" от опоры, при которых возникают не только вертикальное, продольное (передне-задние), но и сагиттальное (в стороны) колебания.

По мере синхронизации частоты "ударных" (вынужденных) колебаний, идущих от места соприкосновения стопы с опорой, к частоте собственных колебаний внутренних органов происходит их "смещение" вокруг нулевой точки. Амплитуда их раскачивания может превосходить анатомо-функциональные возможности, вызывая травмы в фиксирующей системе.

При "гашении" (демпфировании) резонансных колебаний внутренних органов брюшной полости отмечается изменение тонуса и электромиографической активности мышц брюшного пресса, что приводит к смещению внутренних органов и "уплотнению" мягких тканей на единицу пространства (см³). Исследования показали, что выйти из резонансной частоты внутренних органов при выполнении движений возможно посредством уменьшения внутрибрюшного пространства за счет напряжения мышц брюшного пресса. Однако резонансные колебания органов и систем не всегда приводят к разрушению организма. "Уплотнение" органов брюшной полости вызывает изменение
плотности и удельного веса суммы всех внутренних органов, что, в свою очередь, изменяет частоту собственных колебаний, выходя из диапазона резонансной частоты. Подобный механизм моторезонансной адаптации наблюдается практически у всех людей, пытающихся выполнить беговое упражнение, независимо от пола, возраста, конституциональных особенностей тела.

Всем материальным точкам, колеблющимся вокруг какого-либо "нулевого" пространства, свойственно наличие колеблющегося силового поля, распространяющего свое переменное воздействие во всех направлениях, взаимодействуя с массой и центром тяжести других частей тела.

Сила взаимодействия между этими телами прямо пропорциональна произведению этих масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

М_{1 *} m₂
F = G ———————;
r²

G - гравитационная постоянная = 6,67*10 ^{- 11}м³/(кг.c² ).

В человеческом организме определено место, где сходятся равнодействующие всех сил с образованием точки (центра) силового взаимодействия (ОЦТ). Однако ОЦТ не является материальной точкой, поэтому, суммируя силы взаимодействия отдельных точек (частей тела), определяют направление вектора результирующих сил при взаимоотношении между телами.

В случае, если у одного тела в изолированной системе изменился импульс силы, это могло произойти только за счет изменения импульсов сил других тел этой же системы. Если же неожиданно происходит пространственно-временное изменение положения ОЦТ в пространстве (при падении), меняется импульс "точки", которая, в свою очередь, оказывает активное воздействие на взаимозависимые центры тяжести частей организма.

Согласно закону сохранения энергии в окружающей среде и положению тел в пространстве перемещение материальных точек вызывает перераспределение силовых показателей относительно реального положения частей тела. Поддержание равнодействующего внутреннего силового пространства в устойчивом положении возможно при условии создания компенсаторных сил воздействия, уравновешивающих силовое поле внешнего воздействия.

Уравновешивание систем возможно в случае:

• дополнительного увеличения массы тела, создающего собственное силовое поле;

• изменения колебания всей системы тел в противовес (в противофазе) относительно колебания вынужденного поля;

• изменения скорости перемещения масс тел, образующих единую систему.

Взаимосвязь движений верхними конечностями и дыхательной системы, п=28

Ведущую роль в восприятии информации, поступающей из внешней среды в анализирующие центры, играют рецепторы. Самыми распространенными рецепторами являются механорецепторы . Самая большая группа механорецепторов - тельца Паччини. Эти рецепторы способны отвечать на любое механическое раздражение, носящее динамический характер, и располагаются во всех сосудистых системах, во внутренних органах, костных образован иях и в коже. Капсула рецептора представляет собой тело с поверхностью в виде эллипсоида, его периферическая зона содержит около тридцати замкнутых упругих оболочек толщиной 0,2 мкм. По мере прохождения воспринимаемого вибрационного сигнала во всех последующих оболочках амплитуда колебаний увеличивается за счет эффекта резонанса. Когда собственные колебания оболочек рецептора совпадают с вынужденными колебаниями внешней среды (П.И. Бегун, Ю.А. Шукейло, 2000).

Однако исследователь Y.C. Fung (1981) доказывает, что тельца Паччини воспринимают частоты преимущественно свыше 40 Гц. Колебания же поверхности тела ниже 40 Гц воспринимаются другими механорецепторами, заложенными в поверхностных слоях в виде свободных нервных окончаний, концевых образований в виде петель, пуговок, сеточек, которые располагаются непосредственно среди клеток ткани или в самих клетках. Колебания, поступающие из внешней среды, используются различными механорецепторами для кодирования на них приложенных механических (силовых) воздействий.

Сила вынужденных колебаний, возникающая во внешней среде, посредством упругих колебаний волнообразно передается внутренним органам, которые имеют собственную частоту колебаний. Чем больше размах (амплитуда) колебаний органа, тем сильнее происходит раздражение механорецепторов, тем интенсивнее биоимпульсы идут по проводящим путям в центры ЦНС.

Для сохранения уровня энергии собственных колебательных движений необходимо поступление дополнительной энергии к конечности в целом или к ее звену. Поступление энергии необходимо при разгоне звена, что способствует поддержанию функционирования моторезонансной системы. Внешнее проявление резонанса выражается в увеличении амплитуды колебаний под влиянием внешних колебательных сил.

Накопление энергии движущимся телом свидетельствует о резонансной синхронизации и передаче внешних сил по упругому телу к центру равнодействующих всех сил движущихся звеньев тела. При упругих ограничителях резонанс проявляется в виде увеличения частоты движений (скорости колебаний). Увеличения скорости передвижения и накопление внутренней энергии возможно только в случае синхронизации функционирования не только систем исполнения, но и органов обеспечения и регуляции.

Для получения ответной реакции на раздражитель требуется определенное время. Оно чаще всего складывается из времени восприятия сигнала воздействия, идущего со стороны внешней среды, передачи его в центральную систему для анализа и принятия адекватного решения с последующей передачей сигнала по двигательному нейрону к мышце, затем переброске сигнала на мышцу, чтобы вызвать в ней возбуждение и необходимое сокращение. Время, затрачиваемое на весь скрытый процесс, составляет от 0,125 до 0,217 с. Если учесть, что время, затрачиваемое на реакцию соответствующих нервных центров, составляет от 70 до 95 мс, то оставшееся время можно воспринимать как время, потребное для прохождения импульса по нервным путям в обе стороны от 55 до 127 мс.

Ф.К. Агашин (1977) в своих исследованиях предполагает, что существует вибрационный механизм передачи информации к центрам управления по упругому телу (скорость распространения упругой волны порядка 2000 м/с). При росте человека 2 м время распространения волны по его звеньям - около 0,001 с. Время сознательной реакции в этом случае составляет 70±2 мс.

Наблюдаемые на практике непроизвольные двигательные действия могут выполняться как рефлекторно, так и интуитивно (на опережение). Так, время рефлекторного сокращения мышц - сгибателей кисти происходит очень быстро, почти мгновенно, если нечаянно взяться рукой за оголенный провод. Выполняемое же движение на опережение (интуитивно) происходит непосредственно, без произвольного их осмысливания, с помощью параметров будущего движения, за счет готовности генераторов нервной системы включать необходимые кванты и алгоритмы движений, находящихся в оперативном банке двигательной памяти.

Рассматривая данную ситуацию, сложно объяснить цепочку управления движением: восприятия информации, ее передачи, анализа, принятия решения и непосредственного выполнения движения. Однако если центр регулирования деятельности оперативной двигательной памяти непосредственно связан с центром равнодействующих всех сил тяжести частей тела через силовое поле, тогда можно предположить, что уровень изменения силовых параметров автоматически выбирает необходимое компенсаторное движение, позволяющее кратчайшим по времени путем выбрать необходимый алгоритм для удержания проекции ОЦТ на поверхности площади опоры.

Выводы

1. Анализ научной и учебно-методической литературы, а также собственные наблюдения и исследования показали, что большинство органов человека при своем функционировании имеют собственные колебания. Интенсивность их смещения вокруг "стационарной" точки в момент взаимодействия организма с внешней средой зависит от интенсивности, частоты и длительности внешних периодических силовых воздействий на него.

2. Функциональная деятельность дыхательной системы в момент взаимодействия человека с переменной внешней средой в определенной мере зависит от темпа выполнения движений верхними конечностями.

Демпфирование чрезмерных колебаний внутренних органов при быстрой ходьбе или беге (на месте или с продвижением) происходит за счет перераспределения тонуса мышц брюшного пресса, что вызывает некоторое смещение внутренних органов в сторону сердца и изменяет удельный вес массы внутренних органов брюшной полости.

Передача информации в ОЦТ человека через информационно-силовое поле, по-видимому, еще один из способов взаимодействия организма с внешней средой.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!