CC BY
18ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ К ИНТЕНСИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ, СПЕЦИАЛИЗИРУЮЩИХСЯ В МАУНТИНБАЙКЕ
УДК/UDC 796.015
Поступила в редакцию 12.04.2022 г.
Информация для связи с автором: [email protected]
Доктор педагогических наук, профессор П.В. Квашук1, 2 Доктор биологических наук А.В. Воронов1 Кандидат биологических наук Г.Н. Семаева1, 2 Р.В. Малкин1
'Федеральный научный центр физической культуры и спорта (ФГБУ ФНЦ ВНИИФК), Москва
2Центр спортивной подготовили сборных команд России, Москва
FEATURES OF ADAPTATION TO INTENSIVE PHYSICAL LOAD OF SKILLED CYCLISTS SPECIALIZING IN MOUNTAIN BIKE
Dr. Hab., Professor PV. Kvashuk12 Dr. Biol. A.V. Voronov1 PhD G.N. Semaeva12 R.V. Malkin1
'Federal Science Center of Physical Culture and Sport, Moscow
2Fеdеrаl Trelning Sроrts Center of the Representative Teams of Russia, Moscow
Аннотация
Цель исследования - выявить особенности адаптации нервно-мышечного аппарата и вегетативных функций к физической нагрузке прогрессивно нарастающей мощности и механизмы поддержания работоспособности квалифицированных велосипедистов, специализирующихся в маунтинбайке. Методика и организация исследования. В работе приняли участие пять велосипедистов квалификации КМС и МС, специализирующихся в маунтинбайке (МТБ). В качестве модельной тестирующей нагрузки применялся стандартный ступенчатый тест, выполненный до «отказа». Тестирующая нагрузка была выполнена на велостанке ELITE, модель REAL-TURBO-MUIN (Италия). Результаты исследования и выводы. В настоящем исследовании показано, что наряду с дополнительной активацией, предположительно, быстрых мышечных волокон на мощности 75-80% max эффективным механизмом поддержания специальной работоспособности квалифицированных велосипедистов является уровень межмышечной координации, обеспечивающий синергизм работы мышц бедра и голени при дальнейшем увеличении мощности педалирования.
Ключевые слова: велосипедисты, маунтинбайк, работоспособность, адаптация, физическая нагрузка.
Abstract
Objective of the study was to identify the features of the adaptation of the neuromuscular apparatus and vegetative functions to physical activity of progressively increasing power and the mechanisms for maintaining the performance of qualified cyclists specializing in mountain biking. Methods and structure of the study. The work was attended by five cyclists of CMS and MS qualifications, specializing in mountain biking (MTB). As a model testing load, a standard stepwise test was used, performed to "failure". The test load was performed on an ELITE bike machine, REAL-TURBO-MUIN model (Italy). Results and conclusions. This study shows that, along with additional activation of presumably fast muscle fibers at a power of 75-80% max, an effective mechanism for maintaining the special performance of qualified cyclists is the level of intermuscular coordination, which provides synergism in the work of the thigh and lower leg muscles with a further increase in pedaling power.
Keywords: сyclists, mountain bike, working capacity, adaptation, physical activity, working capacity.
Введение. Для выявления эффективных тренировочных средств специальной скоростно-силовой подготовки квалифицированных спортсменов, специализирующихся в видах спорта, соревновательная деятельность которых связана с высоким проявлением силовых качеств, в том числе в маунтинбайке, необходимо иметь представление об особенностях регуляции локомоторного аппарата и вегетативных функций при выполнении упражнений в разных режимах интенсивности.
В научных исследованиях для оценки активации работающих мышц, вегетативных и метаболических реакций спортсменов применяются методы регистрации поверхностной электромиограммы (ЭМГ), показателей внешнего дыхания и газообмена.
При выполнении спортсменами нагрузки увеличивающейся мощности исследователи выделяют пороговые изменения ЭМГ (EMGTh) [3, 8]. Показано, что ЭМГ пороги коррелируют с лактатными и вентиляционными порогами [6].
Считается, что работоспособность в зоне аэробно-анаэробного перехода и соответственно в зоне субмаксимальной мощности обеспечивается за счет дополнительной активации мышечных волокон типа II-А (FR - Fast Fatique Resistant), что положительно сказывается на увеличении функциональных возможностей нервно-мышечного аппарата [7, 9].
Вместе с тем сегодня известно, что у профессиональных велосипедистов изменения в характере рекрутирования двигательных единиц не зависят от состава мышечных волокон [4, 6]. Возможно это связано с техникой педалирования. Предполагают, что каждая мышца выполняет определенную задачу в зависимости от способности спортсмена нажимать и вытягивать педаль [2].
Цель исследования - выявить особенности адаптации нервно-мышечного аппарата и вегетативных функций к физической нагрузке прогрессивно нарастающей мощности и механизмы поддержания работоспособности квалифицированных велосипедистов, специализирующихся в маунтинбайке.
Методы и организация исследования. Направленность настоящего исследования определена государственным заданием ФГБУ ФНЦ ВНИИФК № 777-026-22 (тема № 001-22/4).
Изучены показатели адаптации нервно-мышечного аппарата и вегетативных функций у квалифицированных велосипедистов при выполнении специальной велонагрузки в разных режимах интенсивности. В исследовании приняли участие пять велосипедистов квалификации КМС и МС, специализирующихся в маунтинбайке (МТБ). Возраст - 18,2±0,9 года, длина тела - 177,2±4,8 см, масса тела - 67,3±3,1 кг
В качестве модельной тестирующей нагрузки применялся стандартный ступенчатый тест, выполненный до «отказа». Исследование проводилось в лабораторных условиях. Тестирующая нагрузка выполнялась на велостанке ELITE, модель REAL-TURBO-MUIN (Италия) (спортсмены использовали свои гоночные велосипеды), время ступени - 2 мин, начальная мощность - 140 Вт, с увеличением мощности на 30 Вт на последующих ступенях работы.
Электромиографическую активность мышц регистрировали с помощью программно-аппаратного комплекса «СпортЛаб» (Россия), состоящего из восьмиканальной телеметрической электромиографии, акселерометра, видеокамеры и устройства синхронизации. В процессе тестирующей нагрузки изучалась электрическая активность следующих мышечных групп: мышцы бедра - m. vastus lateralis; m. rectus femoris; m. biceps femoris caput longus; мышцы голени - m. tibialis anterior; m. soleus; m. gastrocnemius medialis. Все измерения проводились с правой стороны. Элек-тромиограмму инвертировали и сглаживали методом скользящего среднего (окно усреднения - 50 мс). Рассчитывали показатели средней миостоимости одного оборота педали и миоработу в минуту [8].
Для исследования внешнего дыхания и газообмена в процессе выполнения теста применялась система кардиорес-пираторной нагрузочной диагностики Meta Lyzer 3 B фирмы CORTEX (Германия). Воздушный поток измеряли с помощью турбинного преобразователя (Triple V). Двухточечная калибровка газа (первый газ - 15 % О2, 5 % CO2; второй газ - окружающий воздух) проводился ежедневно. Перед каждым испы-
танием проводили калибровку газа по одной точке с помощью окружающего воздуха, а также калибровку датчика потока с использованием шприца объемом 3 л (Hans Rudolph, Kansas City, USA).
В процессе выполнения тестирующей нагрузки изучалась динамика легочной вентиляции (VE), потребления кислорода (V02), выделения углекислого газа (VC02), дыхательных эквивалентов по О2 и СО2 (VE/02 и VE/C02). Вентиляционные пороги (VT1 и VT2) определялись на основании динамики показателей VE/02 и VE/C02 [9].
Результаты исследования и их обсуждение. Максимальные показатели аэробной производительности, мощности работы и концентрации лактата (М±а) у велосипедистов МТБ, принимавших участие в исследовании, соответственно составляли: VO2 max -4,58±0,19 л (68,7±0,78 мл/мин/кг); Power - 473±13 Вт (7,09±0,11 Вт/кг); La - 11,6±1,2 мМоль/л.
На рис. 1 (А, Б) представлены показатели динамики вентиляционных эквивалентов (VE/VO2 и VE/VCO2) и миоработы, идентифицирующие параметры вентиляционных (VT1 и VT2) и электромиографических (EMGThl и EMGTh2) порогов.
Выявлено, что показатели пороговой мощности (VT1 и EMGThl) демонстрируют близкие значения (55-60 % Powermax). Вместе с тем видно, что EMGThl для мышц бедра локализуется на мощности 55 %, а EMGThl для мышц голени - на мощности 60 % от максимальной, достигнутой в тесте.
Показатели пороговой мощности (VT2 и EMGTh2) также имеют близкие значения (75-80 % Powermax). При этом EMGTh2 и для мышц бедра, и для мышц голени локализуется на уровне выходной мощности 75 % max. При этом напряжение мышц бедра (60 % max) существенно выше напряжения мышц голени (50 % max).
Очевидно, что группы мышц или отдельные мышцы бедра и голени имеют отличающиеся значения электро-
•0 95 100 Power % max
I-
Рис. 1. Динамика вентиляционных эквивалентов (УЕ/У02 и УЕ/УС02), амплитуды ЭМГ, параметры вентиляционных(VI и УГ2) и электромиографических (EMGTh1 и EMGTh2) порогов, зарегистрированных при выполнении максимального теста с возрастающей нагрузкой
90 100 110 миоработа м. бедра % max
Рис. 2. Взаимосвязь показателей аэробного метаболизма и реализации силовых возможностей мышц квалифицированных велосипедистов МТБ при выполнении нагрузки разной физиологической мощности: I - зона умеренной мощности (активное восстановление);
II - зона умеренной мощности (развитие аэробной выносливости);
III - зона большой мощности (АнП); IV - зона субмаксимальной (критической) мощности
миографических порогов, что, по-видимому, необходимо для эффективной адаптации к разным двигательным режимам.
Анализ электрической активности (миоработы) разных мышечных групп при выполнении ступенчатого теста показал, что наибольшую работу в процессе педалирования выполняют мышцы бедра: латеральная (боковая) головка четырехглавой мышцы бедра - m. vastus lateralis, передняя головка четырехглавой мышцы бедра - m. rectus femoris и двуглавая мышца бедра - m. biceps femoris caput longus. Мышцы голени: передняя большеберцовая мышца - tibialis anterior; икроножная мышца - m. gastrocnemius; камбаловид-ная мышца - m. soleus также принимают активное участие в педалировании, однако их электрическая активность начинает существенно увеличиваться только на высоких режимах интенсивности (мощности).
Высокий синергический эффект мышечных групп бедра и голени проявляется при достижении их ЭМГ активности -более 80 % max.
Таким образом, чтобы достичь согласованной работы разных мышечных групп нижних конечностей по реализации их силового потенциала, необходимо увеличивать интенсивность (мощность) выполняемой нагрузки до субмаксимального уровня (90 % max).
На рис. 2 отражена взаимосвязь показателей аэробного метаболизма и реализации силовых возможностей мышц квалифицированных велосипедистов МТБ при выполнении нагрузки разной физиологической мощности. Выявлено, что реализация силового потенциала мышц нижних конечностей у велосипедистов МТБ достигает высоких величин при достижении ими аэробной производительности на уровне 90 % VO2 max и выше.
Особый интерес представляет выявление факта резкого увеличения градиента (скорости нарастания) миоработы мышечных групп в зоне субмаксимальной мощности. Высокая скорость активации механизма межмышечной координации для согласования работы разных мышечных групп при увеличении требований внешней нагрузки обеспечивает поддержание необходимого уровня работоспособности.
Вывод. Выявлено, что показатели пороговой мощности (VT1 и EMGThl) и (VT2 и EMGTh2) демонстри-
руют близкие значения, соответственно 55-60 % и 75-80 % Powermax. При достижении пороговых значений (EMGThl и EMGTh2) мощности педалирования показатели миоработы для мышц бедра и голени имеют различия. Миоработа мышц бедра увеличивается пропорционально мощности педалирования до уровня EMGTh2, при этом показатели миоработы мышц голени существенно ниже. Затем миоработа мышц бедра и голени активно возрастает, достигая синергического эффекта на уровне 90 % от максимальной мощности педалирования (рис. 1, нижний).
В настоящем исследовании показано, что наряду с дополнительной активацией, предположительно быстрых мышечных волокон на мощности 75-80 % max, эффективным механизмом поддержания специальной работоспособности квалифицированных велосипедистов является уровень межмышечной координации, обеспечивающий синергизм работы мышц бедра и голени при дальнейшем увеличении мощности педалирования.
Приведенные результаты позволяют предположить, что тренировочные упражнения, выполняемые в режиме субмаксимальной мощности (90-95 % max), будут наиболее эффективными для развития специальных силовых качеств велосипедистов высокой квалификации, специализирующихся в маунтинбайке.
Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУ ФНЦ ВНИИФК № 777-00026-22-00 (код темы № 00122/4).
Литература
1. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте / И. В. Аулик. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1990. - 191 с.
2. Воронова А.А., Воронов А.В., Квашук П.В. Определение методами электромиографии мышечных групп, влияющих на результат в скоростном спортивном скалолазании // Теория и практика физической культуры. - 2019. - № 12. - С. 24-26.
References
1. Aulik I.V. Opredeleniye fizicheskoy rabotosposobnosti v klinike i sporte [Determination of physical performance in the clinic and sports]. 2nd ed., rev., sup.. Moscow: Meditsina, 1990. 191 p.
2. Voronova A.A., Voronov A.V., Kvashuk P.V. Opredeleniye metodami elektromiografii myshechnykh grupp, vliyayushchikh na rezultat v skorostnom sportivnom skalolazanii [Determination of muscle groups influencing the result in high-speed sport climbing by electromyogra-phy methods]. Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. 2019. No. 12. pp. 24-26.
3. Chwalbinska-Moneta J., Kaciuba-Uscilko H., Krysztofiak H., Ziemba A., Krzeminski K., Kruk B., Nazar K. Relationship between EMG blood lactate, and plasma catecholamine thresholds during graded exercise in men. J Physiol Pharmacol. 1998. Vol. 49. pp. 33-41.
4. Hug F., Faucher M., Kipson N., Jammes Y. EMG signs of neuromuscular fatigue related to the ventilatory threshold during cycling exercise. Clin Physiol Funct Imaging. 2003. Vol. 23. pp. 208-214.
5. Jorge M., Hull M. Analysis of EMG measurements during bicycle pedalling. J Biomech. 1986. Vol. 19. pp. 683-694.
6. Lucia A., Sanchez O., Carvajal A., Chicharro J. Analysis of the aerobic-anaerobic transition in elite cyclists during incremental exercise with the use of electromyography. Br J Sports Med. 1999. Vol. 33. pp. 178-185.
7. Moritani T., deVries H.A. Re-examination of the relationship between the surface integrated electromyogram (iEMG) and force of isometric contraction. Am J Phys Med. 1978. Vol. 57. pp. 263-277.
8. Nagata A., Muro M., Moritani T., Yoshida T. Anaerobic threshold determination by blood lactate and myoelectric signals. Jpn J Physiol. 1981. Vol. 31. pp. 585-597.
9. Vanhatalo A., Black M.I., DiMenna F.J., Blackwellet J.R. et al. The mechanistic bases of the power-time relationship: muscle metabolic responses and relationships to muscle fibre type. Journal of Physiology. 2016. Vol. 594. pp. 1-17.
