11 марта 2016г.
Введение.
Влияние напряженной мышечной деятельности на моторную систему и физиологические механизмы регуляции движений человека исследовались многими авторами (В.Н. Платонов, 2004; J.N. Wilmore et al., 2008). Несмотря на достаточное количество публикаций о пластичности скелетных мышц под влиянием длительных физических нагрузок, нейрональные механизмы пластичности моторной коры и спинальных структур остаются малоизученными. Особенно остро стоит вопрос о локализации и свойствах нейрональной пластичности в ответ на многолетнюю интенсивную мышечную работу различной направленности на разных уровнях центральной нервной системы.
Организация и методика исследования.
В исследовании приняли участие спортсмены, адаптированные к работе различной направленности (лица мужского пола в количестве 50 человек, в возрасте 20-29 лет):
1) 12 спортсменов, специализирующихся в баскетболе;
2) 10 спортсменов, специализирующихся в пауэрлифтинге;
3) 28 спортсменов, специализирующихся в легкоатлетическом беге:
- 10 легкоатлетов-бегунов на короткие дистанции;
- 10 легкоатлетов-бегунов на средние дистанции;
- 8 легкоатлетов-бегунов на длинные дистанции.
Спортсмены избранных видов спорта на момент исследования имели квалификацию - I взрослый разряд. В момент исследования спортсмены находились в подготовительном периоде тренировочного цикла. Все испытуемые были предупреждены об условиях исследования и дали письменное информированное согласие на участие в нем в соответствии с Хельсинской декларацией, нормами российского и международного права.
В ходе проведения исследования была использована магнитная стимуляция (МС) нервной системы. При МС различных структур нервной системы в состоянии покоя электромагнитные стимулы наносились с помощью магнитного стимулятора «Magstim Rapid» (Magstim Соmpany Ltd, Великобритания, 2007), который синхронизирован с электронейромиографом «Нейро-МВП-8» (000 «Нейрософт», Россия, 2006). Регистрация вызванных моторных ответов (ВМО) с мышц правой нижней конечности (двуглавой и прямой мышцы бедра, камбаловидной, передней большеберцовой, коротких сгибателя и разгибателя пальцев стопы) осуществлялась при МС с использованием плоского одинарного койла диаметром 70 мм соответствующих периферических нервов: бедренного нерва (расположение койла – паховая складка); большеберцового нерва (расположение койла
– середина подколенной ямки); малоберцового нерва (расположение койла – латеральная часть подколенной ямки у головки малой берцовой кости); медиального подошвенного нерва (расположение койла – медиальная поверхность подошвы). Далее для регистрации ВМО с тех же мышц плоский одинарный койл располагали со стороны остистых отростков на уровне позвонков Т11-Т12 для стимуляции сегментов спинного мозга L5-S1 (С.С. Никитин, А.Л. Куренков, 2003). Для регистрации ВМО с мышц нижней конечности при транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) двигательной коры головного мозга двойной угловой койл располагали по центру линии, соединяющей наружные слуховые проходы через вертекс (Р.Ф. Гимранов, 2002).
В ходе экспериментального исследования сила магнитной индукции последовательно повышалась от порогового значения до максимума с шагом 5%. При анализе стимулирующего воздействия МС в состоянии мышечного покоя оценивали величину порога возбуждения (порог измеряли в % от выходной мощности магнитного стимулятора и в абсолютных значениях – теслах (Т)) и амплитуду (от пика до пика) ВМО мышц- сгибателей и разгибателей правой нижней конечности.
Для регистрации ВМО использовался 8-канальный электронейромиограф «Нейро-МВП-8» (000«Нейрософт», Россия, 2006) с использованием поверхностных (накожных) электродов – металлических дисков площадью 9 мм. Расстояние между отводящими электродами составляло 20 мм. Активный электрод располагался в проекции двигательной точки мышцы, референтный – смещался от нее походу волокон к сухожилию.
Результаты исследования.
Исследование признаков нейрональной пластичности кортикоспинальных структур двигательного контроля проксимальных и дистальных мышц нижних конечностей выявило у спортсменов, адаптированных к выполнению физических нагрузок разной направленности, существенные количественные различия в изменениях функциональных свойств нервной системы под влиянием специфической многолетней тренировочной деятельности.
Результаты проведенного исследования показали, что пороговые величины возбуждения мышц-сгибателей и разгибателей бедра, голени и стопы при стимуляции корковых зон мозга, спинномозговых сегментов и периферических нервов у пауэрлифтеров и в ряде случаев у спринтеров были самыми высокими, а у бегунов на длинные дистанции самыми низкими по сравнению с другими группами спортсменов. Например, при ТМС порог ВМО двуглавой мышцы бедра у пауэрлифтеров в среднем составил 1,14±0,13 Т (75,00±4,23%), что было выше на: 27,2 (20,6)%, чем у баскетболистов; 8,8 (19,3)%, чем у бегунов на короткие дистанции; 31,6 (25,3)%, чем у бегунов на средние дистанции; 39,5 (33,3)%, чем у бегунов-стайеров (Рисунок 1). При этом у пауэрлифтеров показатели порогов ВМО данной мышцы, зарегистрированные при ТМС, были значительно выше, чем у бегунов на длинные дистанции (р<0,001). При МС спинного мозга наблюдалась похожая картина: среднегрупповой показатель данного параметра у представителей силового вида спорта был самым высоким, при этом он достоверно отличался от соответствующих величин, зарегистрированных у баскетболистов (р<0,01), бегунов на средние (р<0,003) и длинные (р<0,00003) дистанции (Рисунок 1). Аналогичные изменения выявлены и при МС периферических нервов, при этом данный показатель у пауэрлифтеров был статистически значимо выше, чем у представителей четырех других обследованных групп (р<0,01 при сравнении с баскетболистами; р<0,006 при сравнении с бегунами на короткие дистанции; р<0,005 при сравнении с бегунами на средние дистанции; р<0,0006 при сравнении с бегунами на длинные дистанции) (Рисунок 1).
В ходе исследования также было выявлено,
что максимальная амплитуда
ВМО тестируемых мышц бедра, голени и стопы при стимуляции различных
структур нервной системы
была значительно ниже у пауэрлифтеров, а также у бегунов
на короткие дистанции по
сравнению с другими
спортсменами, тогда
как наибольшие ее показатели регистрировались у бегунов
на длинные дистанции. В свою очередь, между группами 1 и 4 различий не обнаружено.
Заключение.
Таким образом,
наибольшая возбудимость моторной
коры, спинномозговых структур, периферических нервов, иннервирующих мышцы нижних конечностей, выявлена у бегунов на
длинные дистанции, а наименьший уровень их возбудимости у пауэрлифтеров и бегунов-спринтеров по сравнению
с другими спортсменами. Обнаруженный
факт может быть связан,
во-первых, с высоким процентом активации при ТМС и МС двигательных единиц (ДЕ) типа S (медленных, низкопороговых)
и FR (быстрых, устойчивых к утомлению) у стайеров, у которых процент ДЕ таких типов представлен значительно больше, чем у пауэрлифтеров и спринтеров, для мышц которых в большей мере характерен тип ДЕ FF (быстрые, быстроутомляемые), включающие в себя крупные мотонейроны, обладающие, как известно,
высоким порогом рекрутирования, а значит более низкой возбудимостью. Во-вторых, бегуны на длинные
дистанции за сопоставимый по времени соревновательный период выполняют значительно больший объѐм движений, а, следовательно, имеют значительно большую частоту импульсации корковых
и спинальных мотонейронов, а также проприорецепторов работающих мышц по сравнению
с тяжелоатлетами и спринтерами, что также может объяснять более высокий уровень возбудимости корковых и спинальных мотонейронов мышц нижних конечностей, а также иннервирующих эти мышцы периферических нервов.
Список литературы
1.
Гимранов Р.Ф. Транскраниальная магнитная стимуляция. – М., 2002. – 163 с.
2.
Никитин С.С., Куренков А.Л. Магнитная стимуляция в диагностике и лечении болезней нервной системы. Руководство для врачей.
М.: САШКО, 2003. – 378 с.
3. Платонов В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения. – К.: Олимпийская литература, 2004. – 808 с.
4.
Wilmore J.N., Costill D.L., Kenney
W. Physiology of sport and exercise. Human Kinetics, 2008.
574 p.
