пластичность шейных и пояснично-крестцовых
спинальных нейрональных сетей двигательного контроля при занятиях спортом
УДК/UDC 612.831; 612.833
Поступила в редакцию19.02.2015 г.
Информация для связи с автором: lanskaya2012@yandex.ru
Доктор биологических наук О.В. Ланская 1
Доктор биологических наук, профессор Е.Ю. Андриянова1
Соискательница Е.В. Ланская1
1 Великолукская государственная академия физической культуры и спорта, Великие Луки
PLASTICITY OF CERVICAL AND LUMBOSACRAL SPINAL NEURONAL NETWORKS OF MOTOR CONTROL DURING EXERCISE
Dr.Biol. O.V. Lanskaya1
Dr.Biol., Professor E.Yu. Andriyanova1 Applicant E.V. Lanskaya1
1 Velikie Luki State Academy of Physical Culture and Sport, Velikie Luki
□
и
га у
г.
ч—
. О OJ
■ -О
с
га
^
О (U ■С
Н
Аннотация
В работе представлены сведения об электронейромиографических признаках пластичности шейных и пояснично-крестцовых спинальных систем двигательного контроля в результате долговременной спортивной деятельности различной направленности. Изучена выраженность пластических преобразований в функционировании спинально-мотонейронных пулов билатеральных двуглавых и трехглавых мышц плеча, плечелучевых мышц, мышц - разгибателей 11-У пальцев кистей, двуглавых мышц бедра, медиальных икроножных и камбаловидных мышц, коротких сгибателей пальцев стоп у спортсменов в зависимости от характера физических нагрузок. Установлено, что долговременные систематические занятия видами спорта с близкой по структуре двигательной деятельностью, в которых имеет место сопоставимый вклад мышц верхних и нижних конечностей в соревновательный результат (на примере игровых видов спорта), сопровождаются общими признаками функциональной пластичности шейных и пояснично-крестцовых спинальных нейро-нальных сетей двигательного контроля. При различном вкладе спортсмены, адаптированные к выполнению близких по характеру физических нагрузок, демонстрируют явные различия в функциональном состоянии на уровне тех спинальных двигательных структур, которые различаются по степени активации и влияния на спортивный результат (на примере циклических видов спорта). Выявлено, что выполнение спортсменами длительной циклической работы умеренной мощности сопровождается более выраженными признаками функциональной пластичности спинально-мотонейронного представительства билатеральных проксимальных и дистальных мышц верхних и нижних конечностей по сравнению с представителями видов спорта со смешанной мышечной деятельностью переменной мощности.
Ключевые слова: двигательная пластичность спинного мозга, чрескожная электрическая стимуляция спинного мозга, вызванные двигательные ответы мышц, представители различных видов спорта.
Annotation
Nowadays it is clear that in addition to the fact that the spinal cord (SM) is a fairly conservative structure, it is characterized by substantial plasticity, which is seen even in adult individuals.
The paper contains information about the electroneuromyographic features of plasticity of the cervical and lumbosacral spinal systems of motor control as a result of multi-purpose long-term sports activity. The pronouncedness of plastic changes in the functioning of the spinal-motoneuron pools of biceps and triceps brachii, brachioradialis muscles, II-V finger extensors, biceps femoris, medial gastrocnemius and soleus muscles, flexor digitorum brevis in athletes depending on the nature of physical loads was studied. It was found that long-term systematic sports classes with similar in its structure motor activity, in which the muscles of the upper and lower extremities make a comparable contribution to the competitive result (case study of team sports), are accompanied by general signs of functional plasticity of the cervical and neuronal networks of motor control in the lumbosacral spinal cord. In the presence of different contribution athletes adapted to perform similar in nature exercises remarkably differ in the functional state at the level of the spinal motor structures that vary in the degree of activation and effect on sports performance (case study of cyclic sports). Cyclic work of moderate intensity performed by athletes for a long time was proved to be accompanied by more pronounced signs of functional plasticity of spinal motoneurons manifestation of bilateral proximal and distal muscles of the upper and lower extremities as compared with representatives of sports involving mixed muscular activity of varied intensity.
Keywords: motor plasticity of spinal cord, transcutaneous electrical stimulation of spinal cord, provoked motor responses of muscles, representatives of various sports.
Введение. На сегодняшний день очевидно следующее: помимо того что спинной мозг (СМ) является довольно консервативной структурой, он обладает существенной пластичностью, причём она проявляется даже у взрослых индивидуумов. Зависящие от двигательной активности пластические перестройки возникают локально в структурах СМ, а также проявляются через нисходящий контроль. Это видоизменяет функционирование спинномозговых цепей, позволяя улучшить движения в соответствии с требованиями спор-
тивного тренинга. Несмотря на существенное продвижение в понимании функционирования СМ, присущие внутренней организации спинальные механизмы совершенствования двигательных навыков во взрослом состоянии во многом остаются неясными. Тем не менее не вызывает сомнений, что в процессе регулярной спортивной деятельности в нейронных контурах СМ происходят определённые изменения, а их направленность зависит от продолжительности, мощности и структуры выполняемых физических нагрузок.
Цель исследования - выявление признаков пластичности нейрональных сетей СМ под влиянием долговременной двигательной активности различного характера.
Методика и организация исследования. В исследовании использовалась чрескожная электрическая стимуляция спинного мозга (ЧЭССМ), приложенная со стороны остистых отростков последовательно на уровнях позвонков с С2 по С7 и с Т11 по L3, для получения вызванных моторных ответов (ВМО) соответственно с билатеральных мышц верхних (двуглавых, трехглавых, плечелучевых, разгибателей пальцев кисти) и нижних (двуглавых, медиальных икроножных, камбало-видных, коротких сгибателей пальцев) конечностей. За основу была взята техника регистрации заднекорешково-мышечных ответов (posterior root-muscles reflexes - PRMs), вызываемых ЧЭССМ, которая была предложена, описана и использована группой авторов [6]. Авторами данной методики, а также в ходе собственных исследований установлено, что PRMs демонстрировали такие же нейрофизиологические характеристики, как и Н-рефлекс: наблюдались подавление ответов при предъявлении кондиционирующего стимула до тестирующего и вибрационная депрессия ВМО. Такие факты позволяют предположить, что ЧЭССМ вызывает двигательные ответы через активацию, в том числе и моносинаптической нейрональ-ной цепи, связывающей афференты с двигательными нейронами. В настоящее время ЧЭССМ нашла широкое применение и используется при обследовании обычных здоровых людей [6], лиц с неврологическими расстройствами [2], спортсменов [2, 5], а также в качестве неинвазивного метода активации генераторов шагательных движений человека и реабилитации при травме СМ [1]. Такая методика позволяет регистрировать рефлексы во множестве мышц одновременно и представляет собой достаточно новый и информативный инструмент для изучения проявлений функциональной пластичности спиналь-ных двигательных структур как в условиях нормы, так и при патологии.
Для записи ВМО с мышц верхних и нижних конечностей использовался восьмиканальный «Мини-электромиограф» (АНО «Возвращение», Санкт-Петербург, 2003). Стимулами служили импульсы, генерируемые стимулятором «Мини-электростимулятор» (АНО «Возвращение», Санкт-Петербург, 2003). Изучали электронейромиографические (ЭНМГ) параметры: пороги ВМО, максимальную амплитуду ВМО, латент-ность ВМО. При этом выявлялись оптимальные позиции (при электрической стимуляции - ЭС), на уровне которых регистрировались наименьшие величины порогов и наибольшие значения амплитуды ВМО тестируемых мышц, которые могут свидетельствовать об активации спинальных сегментов шейной и пояснично-крестцовой областей с более высокой возбудимостью а-мотонейронов (а-МН), иннервирующих выбранные для исследования мышечные группы, по сравнению с другими ЭС-точками. В исследовании приняли участие спортсмены, специализирующиеся в спортивных играх (13 баскетболистов и 13 волейболистов) и циклических видах спорта (13 легкоатлетов-бегунов на средние дистанции и 13 лыжников-гонщиков) в возрасте 18-22 года, на момент исследования имеющие квалификацию I взрослый разряд.
Результаты исследования и их обсуждение. В результате исследования у волейболистов и баскетболистов не обнаружено достоверных отличий между показателями порогов, максимальной амплитуды и латентности ВМО мышц при ЭС на уровнях С2-С7 и T11-L3, что может объясняться относительно одинаковым количеством мышечных групп как верхних, так и нижних конечностей, вовлекаемых преимущественно в ациклическую работу переменной мощности, выполняемую в данных видах игровой деятельности. Одним из общих проявлений пластичности нейронных сетей СМ
выступает также и то, что у представителей игровых видов спинально-проекционная область (СПО) с наиболее высоким уровнем рефлекторной возбудимости а-МН мышц верхних конечностей соответствовала уровням позвонков с С4 по С7, а для мышц нижних конечностей - уровню Т11 позвонка.
Исследования показали, что при ЭС на уровнях С2-С7 у лыжников установлены случаи достоверно более низких показателей порогов и латентности, а также наибольшей амплитуды ВМО мышц верхних конечностей по сравнению с бегунами, что свидетельствует о более высокой рефлекторной возбудимости низко- и высокопороговых а-МН шейных сегментов СМ и уменьшении времени появления рефлекторных ответов мышц плеча и предплечья у лыжников по сравнению с бегунами. Такой факт может объясняться различной степенью влияния деятельности мышц плечевого пояса на спортивный результат. Так, эффект передвижения
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.