CC BY
38
УДК 796.012:796.01:612
биомеханические параметры как системообразующий фактор, обеспечивающий взаимосвязи физиологических функций и определяющий успешность целенаправленных движений человека на примере стрельбы из лука
А. Б. Трембач, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой адаптивной физической культуры,
О. И. Шестаков, аспирант кафедры адаптивной физической культуры,
А. А. Скоморохов, кандидат биологических наук, заместитель генерального директора по НИиОКР научно-производственно-конструкторской фирмы «Медиком МТД»,
Т. В. Пономарева, кандидат биологических наук, доцент кафедры адаптивной физической культуры. Кубанский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, г. Краснодар, Научно-производственно-конструкторская фирма «Медиком МТД», г. Таганрог. Контактная информация для переписки: 350015, Россия, г. Краснодар, ул. Буденного,161, e-mail: [email protected]
Произвольные движения определяют эволюционное и онтогенетическое развитие двигательной и психической деятельности человека. Доминантной их характеристикой является целенаправленность - достижение запланированного результата. Запрограммированная точность целенаправленных движений человека существенно различается и зависит от сложности моторной задачи. В полной мере она проявляется в спортивной деятельности, когда точность попадания в цель определяет спортивный результат (стрельба из пистолета, винтовки, лука). В настоящее время результаты в этих видах спорта очень высоки и поэтому возникает необходимость совершенствования методов оценки спортивной техники.
Целью работы является разработка методики комплексного анализа спортивной техники стрельбы из лука, в которой биомеханические параметры являются системообразующим фактором, определяющим оптимальные взаимосвязи различных физиологических систем, и обеспечивают успешность целенаправленных движений. Предложенный метод комплексного анализа спортивной техники стрельбы из лука с учетом биомеханических
параметров как основы успешности целенаправленных движений человека направлен на объективный контроль внешней и внутренней структуры данного спортивного упражнения и индивидуальную их коррекцию в процессе тренировочных занятий.
Ключевые слова: целенаправленные движения; биомеханические параметры; физиологические параметры; комплексный анализ целенаправленных движений.
Произвольные движения определяют эволюционное и онтогенетическое развитие двигательной и психической деятельности человека [4]. Доминантной их характеристикой является целенаправленность - достижение запланированного результата. Современные теории организации произвольных движений построены на этом основополагающем принципе [1, 2], что позволяет объяснить эффективность их воздействия на внешнюю среду, несмотря на динамичные изменения ее параметров. Запрограммированная точность целенаправленных движений человека существенно различается и зависит от сложности моторной задачи. В полной мере она проявляется в спортивной деятельности, когда точность попадания в цель определяет спортивный результат (стрельба из пистоле-
72
№1 l 2016
та, винтовки, лука). В настоящее время результаты в этих видах спорта очень высоки и поэтому возникает необходимость совершенствования методов оценки спортивной техники с использованием современных технологий, позволяющих количественно оценивать деятельность биомеханических, физиологических, психофизиологических параметров. Известно, что оценка эффективности прицельных движений при стрельбе из пистолета, лука в основном осуществляется по биомеханическим (тренажер СКАТТ) или физиологическим (электромиограмма, электроэнцефалограмма) параметрам. При таком подходе их значимость, а также роль отдельных систем в эффективности прицельного движения в достаточной степени не выявляется. В настоящее время современные методические подходы предоставляют возможность синхронно регистрировать и анализировать параметры, характеризующие внешнюю и внутреннюю структуру произвольных движений, что позволяет выявлять механизмы организации движений и маркеры успешности их реализации [3]. Однако модели прицельных движений в таких исследованиях единичны. В связи с вышеизложенным целью работы является разработка методики комплексного анализа спортивной техники стрельбы из лука, в которой биомеханические параметры являются системообразующим фактором, определяющим оптимальные взаимосвязи различных физиологических систем (сердечно-сосудистая, дыхательная, нервно-мышечная, центральная нервная и др.) и обеспечивают успешность целенаправленных движений.
Методические рекомендации. Исследования были выполнены в лабораториях кафедры адаптивной физической культуры Кубанского государственного университета физической культуры, спорта и туризма (г. Краснодар) и ООО Научно-производственно-конструкторской фирмы «Медиком МТД» (г. Таганрог). В исследованиях участвовали 6 спортсменов-инвалидов с поражением опорно-двигательного аппарата (мастера спорта, заслуженные мастера спорта и мастера спорта международного класса).
Для оценки динамики ведущих систем, обеспечивающих точность попадания в цель, использовались электроэнцефалограф (Энцефалан-ЭЭГР-19/26», г. Таганрог) и тренажер СКАТТ МХ-02. На всех этапах подготовки, прицеливания и спуска тетивы регистрировались электроэнцефалограмма (ЭЭГ), электрокардиограмма
(ЭКГ), огибающая электромиограммы нижних пучков левой трапециевидной мышцы (ОЭМГ), рекурсии дыхания - пневмограмма (РД) и двигательная активность (Дв) посредством специального датчика, закрепленного на луке для определения момента щелчка кликера и спуска тетивы. На рисунке 1 представлен временной интервал прицеливания испытуемого.
Рис. 1. Момент прицеливания, испытуемый Ш-ов, 25 лет, зМС
В организации целенаправленных движений, в частности при стрельбе из лука, принимает участие широкий спектр физиологических систем, которые в большей или меньшей степени изменяют параметры при прицеливании и спуске тетивы. Последний, наиболее важный короткий временной интервал, является точкой отсчета анализа исследуемых параметров, определяющих паттерн, который свидетельствует о точности выстрела и может служить маркером успешности данного соревновательного упражнения. На рисунках 2 и 3 представлены ЭКГ, ЭМГ, пневмограмма, движение стрелка (спуск тетивы).
На рисунке 2 показаны регистрируемые параметры, на которых выделены моменты начала подъема лука (напряжение нижних пучков левой трапециевидной мышцы по ОЭМГ), задержка дыхания (по РД), щелчок кликера лука и спуск тетивы лука (по каналу тремора ДвА). Сигналы показаны на скорости 7,5 мм/с. Секунд-
Рис. 2.
Электрокардиограмма, электромиография, пневмограмма, движение стрелка (спуск тетивы, скорость 7,5 мм/с)
№1 I 2016
73
Рис. 3.
Электрокардиограмма, электромиография, пневмограмма, движение стрелка (спуск тетивы, скорость 30 мм/с)
Рис. 4. Синхронная запись ЭЭГ, ЭМГ, пневмограммы, движение стрелка и топографические карты мощности спектра ЭЭГ в диапазонах 4-8, 8-12, 12-24 и 24-35 Гц при прицеливании
ные метки выделены вертикальными пунктирными линиями.
На рисунке 3 сигналы показаны на скорости 30 мм/с, четко видно, что спуск тетивы происходил с задержкой дыхания на вдохе и между комплексами ОКБ в сегменте БТ электрокардиограммы.
Организация целенаправленных движений осуществляется многоуровневой центральной нервной системой, построенной по иерархическому типу при доминировании коры больших полушарий. Центральные корковые программы произвольных движений человека, которые ответственны за точную реализацию моторной задачи, в частности за попадание в цель, могут в определенной степени визуализироваться посредством анализа электрической активности - электроэнцефалограммы [5]. Апостериорный анализ топографических карт мощности спектра ЭЭГ в различных частотных диапазонах (4-8, 8-12, 12-24 и 24-35 Гц) позволяет выявить корковые области, ответственные за организацию и контроль стрельбы из лука. На рисунке 4 слева представлена синхронная запись ЭЭГ, ЭКГ, пневмограммы и других показателей, справа - топографические карты мощности спектра ЭЭГ в различных диапазонах. Мощность спектра ЭЭГ перед выстрелом повышена в затылочной и теменной областях правого и в моторных центрах левого полушария. Анализ топографических карт возможен в выбранных интервалах прицеливания и спуска тетивы.
Заключение. Предложенный метод комплексного анализа спортивной техники стрельбы из лука с учетом биомеханических параметров как основы взаимосвязи физиологических функций, обеспечивающих успешность целенаправленных движений человека, направлен на объективный контроль внешней и внутренней структуры данного спортивного упражнения и при необходимости индивидуальную коррекцию в процессе тренировочных занятий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса / П. К. Анохин. - М.: Медицина, 1968. - 548 с.
2. Бернштейн Н. А. О построении движений / Н. А. Берн-штейн. - М.: Медгиз, 1947. - С. 253.
3. Писаренко О. А., и др. Аппаратно-программный комплекс очувствления скамьи для жима штанги в пауэрлифтиге / О. А. Писаренко, А. Н. Тюленев, А. Б. Трембач, Ю. В. Шкабарня, М. Н. Федорова, М. А. Липат-никова // Известия ЮФУ. - 2013. - С. 40-43.
4. Сеченов И. М. (1963) Рефлексы головного мозга / И. М. Сеченов. - М.: Из-во АМН СССР, 1952. - С. 37-210.
5. Требач А. Б. Роль высокочастотной составляющей ЭЭГ в организации целенеправленных движений у человека / А. Б. Требач, Е. А. Иващенко // IV Всероссийская с междунарлодным участием конференция по управлению движением, приуроченная к 90-летнему юбилею кафедры физиологии ВПО «РГУФ-КСМИТ». - М., 2012. - С. 145.
74
№1 I 2016
biomechanical parameters as a system-forming factor, providing relationship of physiological functions and determining the success of goal-directed human movement (archery example)
A. Trembach, Head of Adaptive Physical Education Department, Doctor of Biological Sciences O. Shestakov, Graduate student of Adaptive Physical Education Department
A. Skomorohov, Deputy CEO of RDW scientific and production and design company "the Physician of MTD", Candidate of Biological Sciences
T. Ponomareva, Associate professor of Adaptive Physical Education Department, Candidate of Biological Sciences
Kuban State university of Physical Education, Sports and Tourism, Krasnodar Scientific and production and design company "Physician of MTD", Taganrog Contact information for correspondence: 350015, Krasnodar city, Budennogo str., 161.
Random movement determines evolutionary and ontogenetic development of person's motor and mental activity. The dominant characteristic is their focus - to achieve planned results. Programmed precision of human targeted motions varies significantly and depends on the complexity of motor task. Goal-directed movements is manifested in sports activity, when the accuracy of hitting the target determines the athletic performance (pistol shooting, rifle, archery). Currently, the results in these sports are very high and therefore there is a need to improve methods for assessing sports technique. The research aim is to develop a methodology of complex analysis of sports archery techniques, in which biomechanical parameters are a factor which determines the optimal relationship of various physiological systems and ensure the success of goal-directed movements.
The proposed method of complex analysis of sports archery techniques considering biomechanical parameters as the basis for the success of targeted human movement is aimed at objective control of external and internal structures of sports exercise and their individual correction during the training.
Keywords: goal-directed movements, biomechanical parameters, physiological parameters, analysis of goal-directed movements.
References
1. Anokhin P. K. Biologiia i neirofiziologiia uslovnogo refleksa [Biology and neurophysiology of the conditioned reflex]. Moscow, Meditsina, 1968, 548 p. (in Russian).
2. Bernshtein N. A. O postroenii dvizhenii [O postroenii dvizhenii]. - Medgiz, 1947, 253 p. (in Russian).
3. Pisarenko O. A., Tiulenev A. N., Trembach A. B., Shkabar-nia Iu.V., Fedorova M.N., Lipatnikova M.A. Hardwaresoftware complex sensitizing bench for bench press the bar in pauerliftige. Izvestiia IuFU [Proceedings of SFU], pp. 40-43 (in Russian).
4. Sechenov I. M. Refleksygolovnogomozga [Reflections go-lovnogomozga]. - M.: Iz-vo AMN SSSR,1952, pp. 37-210. (in Russian).
5. Trebach A. B., Ivashchenko E. A. The Role of high-frequency EEG component in the organization of goal-directed movements in man. IV Vserossiiskaia s mezh-dunarlodnym uchastiem konferentsiia po upravleniiu dvizheniem, priurochennaia k 90-letnemu iubileiu kafedry fiziologii VPO «RGUFKSMIT» [V all-Russian with international participation conference, dedicated to the 90th anniversary of the Department of physiology of the HPO "RSUPESY & T", Moscow, 2012, p. 145. (in Russian).
№1 l 2016
75
