научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СТИМУЛЯЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ МЫШЕЧНОЙ СИЛЫ Биология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СТИМУЛЯЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ МЫШЕЧНОЙ СИЛЫ»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 1, с. 76-81

УДК 612.741

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СТИМУЛЯЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ МЫШЕЧНОЙ СИЛЫ © 2014 г. Р. М. Городничев, А. Г. Беляев, Е. А. Пивоварова, В. Н. Шляхтов

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта Поступила в редакцию 23.10.2012 г.

Описан новый способ развития мышечной силы с помощью электромагнитной стимуляции (МС) мышц на фоне их произвольного сокращения. В эксперименте участвовали 18 здоровых мужчин, которые были разделены на контрольную (КГ) и экспериментальную (ЭГ) группы, равные по силовым показателям. У испытуемых ЭГ во время тренировочных упражнений (плантарная флексия стопы) m. gastrocnemius подвергалась МС с частотой 5 Гц и интенсивностью стимула в 1.8 Тесла. Испытуемые КГ при выполнении аналогичных упражнений МС не получали. Десятидневная тренировка привела к более значительному приросту силового вращательного момента у испытуемых ЭГ (на 24%) в сравнении с КГ. Предполагается, что больший прирост силовых возможностей в ЭГ происходит за счет активации высокопороговых двигательных единиц под влиянием МС.

Ключевые слова: электромагнитная стимуляция, мышечная система, вращательный момент, электромиографическая активность.

Б01: 10.7868/8013116461304005Х

Мышечная сила является одним из важнейших двигательных свойств, которое в значительной степени определяет спортивный результат во многих видах спорта [1, 2]. Поэтому изучение физиологических механизмов развития силы при использовании классических методов тренировки, поиски новых нетрадиционных средств для увеличения силы скелетных мышц постоянно привлекают внимание исследователей [3, 4]. Значительное количество таких работ направлено на изучение возможностей повышения мышечной силы посредством разных вариантов электромиостиму-ляции [5—7]. В этих исследованиях не только констатируется эффект электромиостимуляционной тренировки на двигательные свойства скелетных мышц, но глубоко и детально обсуждаются возможные центральные и периферические факторы, ответственные за тот или иной конечный результат избирательного электромиостимуляционного воздействия. Сведения об изменениях в центральном и периферическом звеньях двигательной системы под влиянием электростимуляционной тренировки и послужили основанием для выдвижения идеи об использовании высокоинтенсивной, импульсной магнитной стимуляции мышц для целенаправленного изменения их двигательных свойств.

В проведенных нами ранее исследованиях, в которых электромагнитное воздействие на различные структуры ЦНС и скелетные мышцы наносилось в состоянии покоя, показана возможность

увеличения силы мышц при их электромагнитной стимуляции [8].

Представлялось логичным выяснить возможности изменения двигательных свойств мышц с помощью электромагнитного воздействия на мышцы—агонисты движения непосредственно во время выполнения произвольного двигательного действия. Поэтому цель настоящей работы состояла в разработке и апробации метода развития мышечной силы посредством электромагнитной стимуляции мышц на фоне их произвольного сокращения.

МЕТОДИКА

В эксперименте приняли участие 18 здоровых мужчин в возрасте 19—28 лет, которые дали письменное информированное согласие на участие в исследованиях. Условия проведения эксперимента были одобрены комитетом по биоэтике Великолукской государственной академии физической культуры и спорта.

Испытуемые были разделены на две группы: контрольную (КГ) и экспериментальную (ЭГ), по 9 человек в каждой. Испытуемым обеих групп предлагалось выполнять плантарную флексию стопы (концентрическое сокращение) в течение десяти тренировочных дней с усилием 80% от максимального вращательного момента, на мультису-ставном лечебно-диагностическом комплексе

"Biodex Multi-Joint System Рго-3" (Biodex Medical Systems, USA, 2006). В каждом тренировочном занятии выполнялось 10 мышечных сокращений. Время отдыха между движениями составляло 50 секунд. Длительность одиночного цикла план-тарной флексии стопы составляла 5 с, амплитуда движения равнялась 40°. Обследуемые выполняли концентрическое сгибание в голеностопном суставе в положении сидя. Угол в коленном суставе составлял 110°, голова располагалась на подголовнике кресла, руки были свободно скрещены на животе, голень и коленный сустав жестко фиксировались, голеностопный сустав оставался подвижным, стопа опиралась на платформу комплекса. Биологическая обратная связь о мышечном сокращении обеспечивалась посредством цветного графического монитора с высоким разрешением, отображающего весь ход подготовки и выполнения сокращений.

Испытуемым ЭГ во время выполнения план-тарной флексии наносились электромагнитные стимулы с помощью магнитного стимулятора "Magstim 200" (Magstim Со., UK, 2007). Использовалась катушка диаметром 50 мм, которая располагалась на медиальной и латеральной головке m. gastrocnemius [9]. Частота стимуляции равнялась 5 Гц, мощность стимуляции — 50% от выхода магнитного стимулятора (1.8 Тесла), время стимуляции — 5 с. Испытуемые КГ выполняли аналогичные тренировочные занятия с ЭГ, но их мышцы не подвергались электромагнитному воздействию. Проведению десяти основных тренировок предшествовали два вводных занятия, в процессе которых испытуемые обучались правильно выполнять плантарную флексию стопы и знакомились с тестовыми процедурами.

У испытуемых обеих групп до начала тренировок и после 5 и 10 тренировочных занятий регистрировались: максимальный силовой момент, на комплексе "Biodex"; H-рефлекс и M-ответ мышц голени. Во время выполнения произвольного максимального силового момента записывалась биоэлектрическая активность m. gastrocnemius (GM), soleus (SOL), tibialis anterior (TA). H- и M-ответы GM и SOL вызывались по традиционной методике, путем стимуляции n. tibialis с помощью 8-канального электронейромиографа "Нейро-МВП-8" (ООО "Нейрософт", Россия, 2006) с использованием поверхностных электродов. Максимальный вращательный момент рассчитывался как среднее из трех попыток. В этом случае интервал отдыха между повторными попытками составлял 30 секунд.

Регистрация биопотенциалов скелетных мышц голени осуществлялась по традиционной методике [10] при помощи 8-канального электронейромиографа "Нейро-МВП-8" (ООО "Нейрософт", Россия, 2006) с использованием поверхностных электродов. Определялись амплитуда и число тур-

190 170 150 130 110 М90

Фон

5 дней тренировок

□ КГ □ ЭГ

10 дней тренировок

Среднегрупповые показатели силового вращательного момента голеностопного сустава у контрольной (КГ) и экспериментальной (ЭГ) группы (М ± m).

нов (поворотов) электромиограммы (ЭМГ). Амплитуда ЭМГ измерялась от максимального негативного пика до максимального позитивного пика.

Статистическую обработку данных производили с применением пакета стандартных компьютерных программ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исходные величины вращательного момента у испытуемых контрольной и экспериментальной групп достоверно не отличались и составили 119.3 ± 5.3 и 124 ± 8.8 Н • м соответственно (рисунок).

Десятидневная тренировка мышц-сгибателей стопы привела к достоверному приросту силовых возможностей как в контрольной, так и в экспериментальной группах (рисунок). После пяти дней тренировки максимальный вращательный момент в контрольной группе увеличился в среднем на 9.5%, а после десяти дней — на 28.2% ^ < 0.05) в сравнении с исходными значениями. В экспериментальной группе прирост силовых возможностей был более значительным. После пяти тренировочных дней вращательный момент увеличился на 24.9%, а после десяти — на 52.2% по сравнению с фоновыми величинами. То есть прирост силовых возможностей в экспериментальной группе был больше в среднем на 15.4% и на 24.1% соответственно, чем в контрольной группе. Следовательно, выполнение тренировочных упражнений сопровождающихся электромагнитной стимуляцией мышц-агонистов, привело к более значительному развитию силы исследуемых мышц.

В табл. 1 представлены сведения об изменении параметров электрической активности исследуемых мышц, зарегистрированной в процессе максимального силового вращательного момента, у испытуемых обеих групп под влиянием десятидневных тренировочных воздействий. Из анализа данных, приведенных в этой таблице, видно, что

78 ГОРОДНИЧЕВ и др.

Таблица 1. Параметры электромиограммы (ЭМГ) скелетных мышц голени (M ± m)

Группа Параметры ЭМГ Mbim^i Исходные величины Дни тренировок

5 10

Контрольная Амплитуда, мкВ gastrocnemius 412.4 ± 43.3 606.3 ± 45.9* 645.3 ± 57.9*

soleus 543.5 ± 76.2 796.1 ± 52.6* 734.3 ± 55.1*

tibialis anterior 254.2 ± 62.7 211.6 ± 15.4 207.1 ± 12.8

Частота, Гц gastrocnemius 364.6 ± 51.3 498.1 ± 24.1* 493.0 ± 21.6*

soleus 252.1 ± 28.4 367.1 ± 9.2* 377.1 ± 15.9*

tibialis anterior 127.9 ± 37.6 146.2 ± 10.7 129.8 ± 15.3

Экспериментальная Амплитуда, мкВ gastrocnemius 319.4 ± 35.6 546.5 ± 65.5* 618.4 ± 43.1*

soleus 343.5 ± 34.5 504.2 ± 30.5* 547.0 ± 34.8*

tibialis anterior 159.7 ± 23.6 159.1 ± 11.8 159.5 ± 5.4

Частота, Гц gastrocnemius 285.9 ± 39.6 431.7 ± 47.6* 516.4 ± 30.9*

soleus 251.5 ± 31.7 330.9 ± 20.4* 381.7 ± 14.2*

tibialis anterior 78.5 ± 31.3 97.8 ± 20.8 130.2 ± 17.3

* — р < 0.05 в сравнении с исходными значениями. Таблица 2. Амплитуда максимального ^-рефлекса и М-ответа (мВ) скелетных мышц голени (М ± т)

Группа Вызванные ответы Мышцы Исходные величины Дни тренировок

5 10

Контрольная М-ответ gastrocnemius 8.89 ± 1.42 7.28 ± 1.01 7.14 ± 0.98

soleus 7.57 ± 1.22 7.95 ± 1.14 7.55 ± 0.92

^-рефлекс gastrocnemius 1.32 ± 0.2 1.10 ± 0.16 1.41 ± 0.33

soleus 1.56 ± 0.29 1.18 ± 0.21 1.25 ± 0.24

Экспериментальная М-ответ gastrocnemius 7.13 ± 0.41 7.44 ± 0.86 7.05 ± 0.85

soleus 7.08 ± 0.68 7.56 ± 0.86 7.17 ± 0.9

^-рефлекс gastrocnemius 0.73 ± 0.17 1.02 ± 0.23* 0.95 ± 0.2*

soleus 0.73 ± 0.16 0.94 ± 0.18* 0.84 ± 0.14

-р < 0.05 в сравнении с исходными значениями.

амплитуда и частота ЭМГ мышц-агонистов достоверно возрастают после пяти и десяти тренировочных занятий, в той и другой группах. При этом амплитуда и частота электроактивности GM и SOL в эксперимента

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.

Показать целиком