ВАРИАТИВНОСТЬ КАК ФАКТОР СТАБИЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯМИ В СТРЕЛЬБЕ ИЗ ЛУКА
УДК/UDC 799.322.2
Информация для связи с автором: moiseyev.s.a.vl@vlgafc.ru
Поступила в редакцию
Кандидат биологических наук С.А. Моисеев1
1 Великолукская государственная академия физической культуры и спорта, Великие Луки
VARIABILITY AS A FACTOR OF STABILIZATION OF MOTOR CONTROL SYSTEM IN ARCHERY
Ph.D. S.A. Moiseev1
1 Velikie Luki State Academy of Physical Culture and Sport, Velikie Luki
Аннотация
Изучение проблемы вариативности в функционировании различных биологических систем - одна из актуальных в области физиологии человека. Наиболее целесообразным является подход, в котором вариативность рассматривается не как случайный разброс в функционировании сенсомоторной системы, а как часть нелинейной динамической системы, где вариативность служит дополнительной информацией о ее состоянии, т.е. ее следует рассматривать как положительное явление, позволяющее системе адаптироваться к требованиям двигательной задачи. Изучали вариативность внешней и внутренней структуры двигательного акта - выстрела из лука и его отдельных фаз по фазовым, кинематическим и электромиографическим характеристикам. Была установлена существенно большая внутрииндиви-дуальная вариативность кинематических параметров движения в сравнении с электромиографическими. Длительность активности исследуемых скелетных мышц в разных их включениях варьировалась в широком диапазоне, отмечены средний и высокий уровни вариативности. С помощью факторного анализа по методу главных компонент были выявлены функционально связанные мышечные синергии, однако их оценка с позиции вариативности параметров биоэлектрической активности оказалась неоднозначной. Полученные в работе данные о величинах вариативности параметров внешней и внутренней структуры сложного точностного двигательного действия - выстрела из лука - расширяют представление о механизмах регуляции такого типа спортивных движений. Установлено, что факторный анализ по методу главных компонент может быть использован для выявления участвующих в движении мышечных синергий, вероятно, имеющих единый механизм управления на определенном уровне ЦНС.
Ключевые слова: вариативность, мышечные синергии, стрельба из лука, координация движений, управление движениями.
Annotation
Studying the problem of variability in the functioning of various biological systems is among the most pressing issues in human physiology. It is most appropriate to use the approach, in which variability is taken not as a random variation in the functioning of the sensorimotor system, as well as a part of a nonlinear dynamical system, where variation is more extra information about its condition, i.e., it should be taken as a positive phenomenon, which enables the system to adapt to the requirements of the motor task. The main method of measurement variability is mathematical-statistical one with the use of such indicators as range of variation, variance, standard deviation, coefficient of variation etc.
The variability of the external and internal structure of the motor act - bow shot and its individual phases based on phase, kinematic and electromyographic characteristics was studied. A considerably great intra-individual variability of kinematic characteristics of motion was set compared with electromyographic ones. The duration of the activity in the tested skeletal muscles widely varied at their different involvement. Average and high levels of variation were marked. Functionally related muscle synergies were identified by means of factor analysis using the principal components method, but their assessment with respect to variation of parameters of bioelectrical activity was ambiguous. The obtained in the work data on the values of the variation of the characteristics of the external and internal structure of the complex precision motor action - bow shot - extend the understanding of the mechanisms of regulation of this type of sports movements. It has been found that the factor analysis in compliance with the principal components method can be used to detect muscular synergies involved in movement, which may have a single mechanism of control on the certain level of the central nervous system.
Key words: variability, muscle synergies, archery, motor coordination, motion control.
Введение. Изучение проблемы вариативности в функционировании различных биологических систем - одна из наиболее актуальных в области физиологии человека. Среди разнообразия подходов к ее изучению, на наш взгляд, целесообразен тот, в котором вариативность рассматривается не как случайный разброс в функционировании сенсомоторной системы, а как часть нелинейной динамической системы, где вариативность служит дополнительной информацией о ее состоянии [3]. Иными словами, вариативность следует рассматривать как положительное явление, позволяющее системе адаптироваться к требованиям двигательной задачи. А. А. Шалманов дает следующее определение
термину «вариативность» - это изменчивость биологических систем либо при многократном измерении состояния одной системы (внутрииндивидуальная вариативность), либо при сравнении состояний множества однотипных систем (вну-тригрупповая, межгрупповая) [2].
Основной способ измерения вариативности - математико-статистический подход, использующий такие показатели, как размах вариации, дисперсия, среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации и др. Однако эти величины - лишь мера отклонения измеренных значений от среднеарифметического значения, а следовательно, могут указать только на степень сходства или различия между элементами
□
и
га у
г.
ч—
. О (и
■ -О
с
га
^
о (и .с Н
системы. Очевидно, что при изучении сложнокоординацион-ных спортивных движений индивидуальные различия в технике их исполнения, а соответственно и различия в величинах параметров его структуры, могут оказаться значительными, особенно если объектом исследования являются спортсмены разной спортивной квалификации. В связи с этим при изучении таких движений целесообразно анализировать вну-трииндивидуальную вариативность, учитывающую различия между показателями одного испытуемого, многократно выполняющего стандартное движение.
Цель исследования - изучение внутригрупповой вариативности различных фаз сложнокоординационного двигательного действия на примере стрельбы из лука.
Методика и организация исследования. В исследованиях приняли участие 8 спортсменов высокой квалификации (МС и МСМК). Лучники выполняли 30 выстрелов с дистанции 18 м в крытом помещении из левосторонней стойки. Во время выполнения каждого выстрела регистрировали биоэлектрическую активность 12 скелетных мышц верхнего плечевого пояса с помощью 16-канального электромиографа МЕ 6000 (Финляндия), одновременно велась запись 3 Э-видеоряда с помощью аппаратно-программного комплекса Qualisys (Швеция). На основе анализа видеоряда выстрел из лука был разделен на следующие фазы: фазу принятия основной изготовки («расширение»), фазу выхода стрелы из-под кликера («дотяг»), фазу «завершения выстрела» - с момента освобождения тетивы от захвата до момента начала опускания лука.
Рассчитывали коэффициенты вариации параметров внешней и внутренней структуры изучаемого элемента техники: амплитуды турнов ЭМГ; количества включений мышц в работу (единицей включения считалось достижение амплитуды ЭМГ не менее 100 мкВ продолжительностью не менее 0,1 с); длительности электроактивности мышц в отдельных включениях; длины траектории, скорости и ускорения антропометрических точек сегментов тела; величины изменения суставных углов (разница между начальной и конечной величиной суставного угла); времени каждой отдельной фазы выстрела из лука. Коэффициенты вариации до 30 % оценивали как низкие, от 31 до 60 % - как средние, более 61 % - как высокие. Анализировали величины среднего арифметического и среднеквадратического отклонений для исключения в вариационных рядах значений, связанных с погрешностями измерений (случайная вариативность).
Результаты исследования и их обсуждение. Результаты исследования показали низкие коэффициенты вариации амплитуды ЭМГ в фазе «расширения»: так, у испытуемых они варьировались в диапазоне от 4 до 21 %. Наибольшие значения были зарегистрированы в передних пучках дельтовидной мышцы левой руки - до 21%. В меньшей степени вариативной оказалась амплитуда лучевого сгибателя и локтевого разгибателя кисти левой руки, где у отдельных испытуемых она не превышала 4 %. В фазе «дотяга» коэффициенты вариативности оказались несколько выше, чем в фазе «расширения», здесь их диапазон составил 4-23 %. В фазе «завершения выстрела» наблюдалась аналогичная картина: отмечена низкая вариативность, не превышающая 29 %. В целом по изучаемым фазам выстрела вариативность оценивается как низкая.
Анализируя количество включений и длительность их электроактивности, можно отметить большой разброс коэффициентов вариативности, причем в некоторых исследуемых мышцах, которые «включались» и «выключались» в определенной фазе движения несколько раз (до 5 и более), у отдельных испытуемых не было зарегистрировано пороговой активности. Например, задняя головка дельтовидной мышцы
правой руки в фазе «расширения» включалась только у четырех испытуемых, коэффициенты их вариативности составили 17, 48, 49, 18 %, а длительность электроактивности варьировалась в пределах 22-99 %. Нижняя часть трапециевидной мышцы правой стороны «включалась» у шести испытуемых из восьми: 48, 31, 18, 41, 38, 18 % соответственно, а вариативность параметра составляла 20-90 %. В целом длительность активности скелетных мышц в разных «включениях» и фазах движения регистрировалась в широком диапазоне, отмечены средний и высокий уровни вариативности.
Коэффициенты вариации длины траектории антропометрических точек у большинства исследуемых спортсменов в фазе «расширения» были низкими, в большей степени выраженными для шейной антропометрической точки - 6-33 %. В других антропометрических точках она составила от 2 до 16 %, отмечены единичные случаи высокой вариатив
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.