CC BY
15
УДК 796.01:612-053.4
СМЕНА ТИПА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МЫШЦ ГОЛЕНИ БЕДРА И СПИНЫ В СТАРШЕМ ДОШКОЛЬНОМ ВОЗРАСТЕ В ПРОЦЕССЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРИСЕДАНИЙ
Доктор педагогических наук, доктор биологических наук, профессор, проректор по учебной работе и качеству образования, первый проректор, заведующий кафедрой педагогики К. Д. Чермит, Адыгейский государственный университет, [email protected]
профессор, кандидат педагогических наук, директор Института физической культуры и дзюдо А. Б. Бгуашев,
Адыгейский государственный университет,
доцент, кандидат педагогических наук, заведующий кафедрой физического воспитания А. Г. Заболотний,
Адыгейский государственный университет, [email protected]
Методом интерференционной поверхностной электромиограм-мы на основе компьютерного комплекса «Нейро-МвП» компании Нейрософт (г. Иваново) изучены паттерны биоэлектрической активности мышц голени бедра и спины в процессе выполнения приседаний детьми 5-6 лет. Установлено, что в возрасте 5 лет в работе исследуемых мышечных групп доминирует зал-повидная электромиограмма, а в шестилетнем возрасте однофазная электромиограмма. Полученные данные позволили выявить два типа управления двигательной функцией: дискретный и непрерывный. Дискретный тип доминирует у детей в пятилетнем возрасте. Основным критерием его проявления является регистрация залповидного типа EMG, ха-рактеризирующейся резкими всплесками биоэлектрической активности и проявлением сигнальной блокировки, которая свидетельствует об отсутствии обратной связи с ЦНС при сокращении двигательных единиц. Доминирование непрерывного типа управления двигательным действием проявляется у детей к шести годам. Основным критерием его проявления является регистрация однофазной электромиограммы, характеризующейся постепенным увеличением и снижением биоэлектрической активности, отсутствием сигнальной блокировки и проявлением непрерывной связи с ЦНС при сокращении двигательных единиц.
Формирование установленных типов биоэлектрического управления исследуемых мышечных
групп подчиняется законам гете-рохронности и гетеротропности. Так, в возрастном диапазоне от 5 до 6 лет смена доминирующего типа биоэлектрического управления происходит гетеротропно, о чем свидетельствует более значимое увеличение проявлений однофазной EMG мышц спины (32,9%) по сравнению с увеличением ее проявлений на электро-миограмме мышц бедра (19,3 %) и голени (15,6 %).
Проявление однофазной EMG является одним из критериев качества управления двигательной функции, при котором реализация сенсорных коррекций в процессе выполнения приседания в старшем дошкольном возрасте осуществляется непрерывно.
Ключевые слова: электромиография; сенсорные коррекции; биоэлектрическое управление; двигательная функция.
Введение. Реализация принципа сенсорных коррекций работы скелетной мускулатуры в ходе управления естественными локомоциями обусловлена получением и обработкой сенсорных сигналов о параметрах мышечных сокращений. Сенсорные сигналы с позиции Н. А. Бернштейна интегрируются в единый специфический для каждого уровня построения движений афферентный поток, его перешифровка в центральной нервной системе определяет проявление кор-рекционных сигналов работы скелетной мускулатуры (Н. А. Бернштейн, 1947). Данный механизм обеспечивает накопление сенсорного опыта, являющегося
базовой основой закрепления и обеспечения двигательного навыка. В этой связи изучение становления и совершенствования механизма реализации сенсорных коррекций в процессе формирования естественных локомоций в онтогенезе и в процессе спортивного совершенствования имеет актуальное значение для познания механизмов управления двигательной функцией человека. Объективным методом получения информации об изменении работы скелетной мускулатуры является электромиография (Апс1ег$$оп, а1., 1997; МекЫот а1., 2011). Изучение поверхностной электромиограммы у мастеров спорта по пауэрлиф-тингу позволило в ранее проведенных исследованиях установить изменение типов паттерна, параметров и соотношения объемов биоэлектрической активности исследуемых мышечных групп при выполнении приседания с различными отягощениями (К. Д. Чермит, 2011). Полученные данные доказывают, что проявление сенсорных коррекций изменяет характер биоэлектрического управления. Однако формирование базовых основ биоэлектрического управления естественных локомоций происходит задолго до начала занятий спортом, то есть в более раннем периоде онтогенеза. В этой связи были изучены параметры биоэлектрической активности в процессе выполнения приседаний у детей 5 и 6 лет. Данный возраст является периодом интенсивного развития естественных локомыыций (М. М. Безруких, 2000, А. А. Горелов, 2002).
Методика исследования. Исследование проведено на базе центра «Здоровье» Адыгейского госу-
дарственного университета путем регистрации поверхностной электромиограммы (EMG) на основе многофункционального компьютерного комплекса Нейро МВП компании Нейрософт. Для регистрации EMG использовались биполярные дисковые электроды с электродным расстоянием 2 см. На спине они располагались в области поясницы по ходу расположения волокон прямой мышцы спины, на бедре - по центру прямой мышцы бедра, а в области голени - в нижней части икроножной мышцы. Импеданс под электродами составлял от 4 до 8 кОм. Исследование проводилось с соблюдением этических норм физиологических исследований. В эксперименте на добровольной основе, на условиях предварительного согласия родителей, участвовало 50 практически здоровых детей в возрасте 5-6 лет. Исследования проводились в первой половине дня (9-12 часов) в условиях температуры комфорта (1820 градусов).
Результаты исследования и их обсуждение. Изучение паттернов полученных электромиограмм позволило установить,что данному возрасту характерно преимущественное проявление двух типов паттернов: залповидной EMG и однофазной EMG (рис.1,2).
Проявление залповидного типа EMG в большей степени характерно детям пяти лет. Данный тип EMG регистрируется у 62,3 % испытуемых с мышц спины, у 67,1 % - с мышцбедра ну 71 %- с мышц голени. К шести годам доля проявления залповидного типа EMG снижается н пользу увеличения проявления однофазного типа EMG (таблица). Так, проявление однофазного типа EMG
Рис. 1. Залповидная электромиограмма мышц бедра у детей в возрасте 5 лет
CQ
О О
in
Рис. 2. Однофазная электромиограмма мышц бедра у детей в возрасте 6 лет
200 мс
tyftw».....<H|M¥v
со
о о
in
200 мс
мышц спины увеличивается с 32,1 % до 68,9 % (Р<0,001). Данные, характеризующие смену доминирующего типа EMG мышц бедра и голени, представлены в таблице.
Необходимо отметить, что залповидный тип EMG характеризуется резкими всплесками биоэлектрической активности. В соответствии с разработанной нами классификацией паттернов EMG (K. D. Chermit et al., 2011) полученные высокоамплитудные всплески биоэлектрической активности характеризуют скорост-но-силовой характер работы скелетной мускулатуры. Однако он не был определен условиями тестирования. Дети выбирали сами наиболее естественный способ выполнения тестового задания. В этой связи скорост-но-силовой режим работы скелетной мускулатуры проявляется у детей как доминирующий способ выполнения двигательного действия. При сокращении двигательных единиц в скоростно-силовом режиме после серии импульсов следует сигнальная блокировка (биоэлектрическое молчание), характеризующаяся отсутствием обратной связи с ЦНС. Мышечные волокна в этот период сокращаются с высокой скоростью без управляющего воздействия (Л. Е. Любомирский, 1974, а 979). Данные особенности сокращения двигательных единиц обуславливают дискретный характер сенсорных коррекций. Причем, чем выше скорость сокращения двигательных единиц, тем более дискретен данный механизм. Переход к шести годам от залповидного
к однофазному типу биоэлектрической активности определяет становление более устойчивого характера биоэлектрического управления. Отключение сигнальной блокировки и включение механизма реализации обратной связи говорит о переходе с дискретного к непрерывному типу реализации сенсорных коррекций, что позволяет более точно согласовать внутримышечные и межмышечные координационные механизмы. В кинематической структуре это проявляется в формировании устойчивого порядка угловых перемещений, при котором порядок угловых перемещений в суставах при их разгибании является обратным порядком угловых сгибаний в суставах, что было нами ранее уставлено в процессе исследования кинематических характеристик приседания (K. D. Chermit et al., 2013).
Смена типа управления происходит гетеротропно, что подтверждается неравномерностью темпов увеличения проявления однофазной EMG изучаемых мышечных групп. Так, у детей в возрасте от пяти до шести лет доля проявления однофазной EMG мышц спины в исследуемой группе увеличилась на 32,9 % (рис. 3), что достоверно выше (Р<0,05), чем увеличение данного показателя мышц бедра (19,3 %) и мышц голени на (15,6 %).
Полученные данные позволяют заключить, что у детей в возрастной период с 5 до 6 лет механизмы непрерывного управления движениями (основным кри-
Таблица
Изменение соотношения типов EMG в голени бедра и спины при выполнении приседаний у детей 5 и 6
лет
Группы мышц Возраст Достоверность различий по угловому преобразованию Фишера ф
5 лет 6 лет
доля проявления залповидного типа EMG (%) доля проявления однофазного типа EMG (%) доля проявления залповидного типа EMG (%) доля проявления однофазного типа EMG (%) между ЭМГ залповидного типа в 5 и 6 лет между EMG однофазного типа в 5 и 6 лет
Мышцы спины 62,3 37,7 32,1 68,9 Р<0,001 Р<0,001
Мышцы бедра 67,1 32,9 37,8 52,2 Р<0,05 Р<0,05
Мышцы голени 71 29 55,4 44,6 Р<0,05 Р<0,05
у*
Рис. 3. Увеличение проявления однофазной электромиограммы в работе мышц спины, бедра и голени у детей в возрасте от пяти до шести лет
)1ГН
Ii
н
Ii | —I—»I 11ДК
14.1
о
r-TJ-L" J
1МИ
терием которого является проявление однофазной EMG) наиболее интенсивно формируются в регуляции работы мышц спины, тогда как формирование механизмов непрерывного управления работой мышц бедра и голени проходит менее интенсивно. Надо полагать, что это происходит на более позднем этапе онтогенеза. Сделанное заключение согласуется с исследованиями L. Hay (1979) возрастного развития произвольных движений у детей, в которых установлено, что в 5-летнем возрасте у детей доминирует система программирования и низкая значимость сенсорных коррекций. К 7 годам, по данным автора, в управление движениями включается система коррекции и текущего контроля.
Таким образом, старший дошкольный возраст является узловым периодом онтогенеза в формировании естественных локомоций. Полученные данные позволяют определить направление педагогического воздействия на развитие моторики детей 5 и 6 лет. Так, педагогическое воздействие в возрасте 5 л ет должно быть направлено на овладение новыми локомоциями, что обусловлено преобладанием способности к программированию двигательных действий над реализацией сенсорных коррекций. Направленность педагогического воздействия у детей в возрасте 6-ти лет должна быть перенесена с овладения новыми локомоциями на повышение качества реализации уже сформированных, ввиду становления способности к непрерывной реализации сенсорных коррекций.
Заключение. Полученные данные позволили выделить два типа управления двигательной функцией: дискретный и непрерывный. Дискретный тип доминирует в пятилетнем возрасте. Основным критерием его проявления является регистрация залповидного типа EMG. Доминирование непрерывного типа управления двигательным действием проявляется к шести годам. Основным критерием его проявления является регистрация однофазной EMG. Однофазная EMG, характеризующаяся постепенным увеличением и снижением биоэлектрической активности, является одним из критериев качества управления двигательной функцией, при которой реа лизация сенсорных коррекций осуществляется непрерывно.
выводы. Установлен дискретный и непрерывный типы биоэлектрического управления естественными локомоциями детей старшего дошкольного возраста:
- в пятилетнем возрасте доминирует дискретный тип, основным критерием которого является проявление залповидного типа электромиограммы, характери-зирующейся резкими всплесками биоэлектрической активности и проявлением сигнальной блокировки, свидетельствующей об отсутствии обратной связи с ЦНС при сокращении двигательных единиц;
- в возрасте 6 лет доминирует непрерывный тип, основным критерием которого является проявление однофазной электромиограммы, характеризующейся постепенным увеличением и снижением биоэлектрической активности, отсутствием сигнальной блокиров-
ки и проявлением непрерывной связи с ЦНС при сокращении двигательных единиц.
В возрастном диапазоне от 5 до б лет смена доминирующего типа биоэлектрического управления происходит гетеротропно, о чем свидетельствует более значимое увеличение проявлений однофазной EMG мышц спины (32,9 %) по сравнению с увеличениями ее проявлений на электромиограмме мышц бедра (19,3 %) и голени (15,б %).
Проявление однофазной EMG является одним из критериев качества управления двигательной функцией, при котором реализация сенсорных коррекций в процессе выполнения приседаний в старшем дошкольном возрасте осуществляется непрерывно.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Безруких, М. М. Возрастные особенности регуляции движений у детей б-1б лет / М. М. Безруких и др. // Физиология человека. - 2000. - Т. 2б. - № 3. - С. 114-121.
2. Бернштейн, Н. А. О построении движений / Н. А. Берн-штейн. - М.: Медгиз, 1947. - 255 с.
3. Горелов, А. А. Проблемы физического воспитания детей дошкольного возраста: подходы к их решению / А. А. Горелов и др. // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. - 2002. - № 4. -С. 50-53.
4. Любомирский, Л. Е. Возрастные особенности движений у детей и подростков / Л. Е. Любомирский. - М.: Педагогика, 1979. - 9б с.
5. Любомирский, Л. Е. Управление движениями у детей и подростков / Л. Е. Любомирский. - М.: Педагогика, 1974. - 232 с.
6. Чермит, К. Д. Изменение кинематических характеристик в ходе приседаний со штангой в пауэрлифтин-ге / К. Д. Чермит, А. В. Шаханова, А. Г. Заболотний // Теория и практика физической культуры и спорта. -2013. - № S. - С. 71-7б.
7. Чермит, К. Д. Классификация биоэлектрической активности мышц при выполнении приседаний со штангой в пауэрлифтинге / К. Д. Чермит, А. Г. Заболотний, А. В. Шаханова, А. А. Тхагова // Вестник Адыгейского государственного университета: ежеквартальный науч. журнал. Сер. Естественные науки.
- Майкоп. - 2011. - № 1.
S. Чермит, К. Д. Электромиографическая характеристика приседаний со штангой в пауэрлифтинге / К. Д. Чермит, А. Г. Заболотний, А. В. Шаханова, А. А. Тхагова // Вестник Адыгейского государственного университета: ежеквартальный науч. журнал. Сер. Естественные науки. - Майкоп. - 2011. - № 4.
9. Andersson, E. A. intramuscular EMG from the hip flexor muscles during human locomotion / E. A. Andersson, J. Nilsson, A. Thorstensson. Acta Physiol Scand, 1997. - Vol. 1б1 (3). - P. 3б1-370.
10. Hay, L. Spatial-temporal analysis of movements in children: motor program versus tudback in the development of reaching / L. Hay // J. Mot. Behav., 1979.
- Vol. 11. - P. 1S9-193.
11. Melchiorri, G. Muscle fatigue induced by two different resistances: Elastic tubing versus weight machines / G. Melchiorri, A. Rainoldi // Journal of Electromyography and Kinesiology. - 2011. - № 21. - P. 954-959.
TYPE CHANGE OF BIOELECTRIC CONTROL OF SHIN, HIP AND BACK MUSCLES AT THE OLDER PRESCHOOL AGE DURING SQUAT PERFORMANCE
K. Chermit, Doctor of Pedagogical and Biological Sciences, Professor, Vice-Rector for Academic Affairs and Education Quality, the First Vice-Rector, Head of Pedagogical Department, Adygey State University, [email protected].
A. Zabolotny, Associate Professor, Candidate of Pedagogical Sciences, Head of Physical Education Department, Adygey State University, [email protected].
A. Bguashev, Professor, Candidate of Pedagogical Sciences, Director of Physical Education and Judo Institute, Adygey State University.
The method of the interferential superficial electro-myogram based on the Neuro-MVP computer complex of the Neurosoft (Ivanovo) was used to study bioelectric activity patterns of muscles of the shin, hip and back during squat performance by 5-6-year-old children. Dominant types of patterns are defined. It is established that at the age of 5 years the shot-like electromyogram prevails in work of the studied muscular groups, and at six-year age, the single-phase electromyogram predominates. Formation of the established types of bioelectric control of the studied muscular groups is subject to the laws of a heter-ochronia and heterotropia.
Keywords: electromyography, sensory corrections, bioelectric control, motor function.
References.
1. Bezrukikh M. M i dr. Age features of movement regulation at 6-16-year-old children. Fiziologiiacheloveka [Human Physiology], 2000, vol. 26, no. 3, p. 114-121 (in Russian).
2. Bernshtein N. A. O postroenii dvizhenii [On movement construction]. Moscow, Medgiz, 1947, 255 p. (in Russian).
3. Gorelov A. A. i dr. Problems of physical education of preschool children: approaches to their resolution. Fiziches-kaiakul'tura: vospitanie, obrazovanie, trenirovka [Physical culture: education, education and training], 2002, no. 4, p. 50-53 (in Russian).
4. Liubomirskii L. E. Vozrastnye osobennosti dvizhenii u detei i podrostkov [Age features of movements at children and teenagers], Moscow, Pedagogy, 1979, 96 p. (in Russian).
5. Liubomirskii L. E. Upravlenie dvizheniiami u detei ipodro-
stkov [Movement control at children and teenagers], Moscow, Pedagogy, 1974, 232 p. (in Russian).
6. Chermit K. D., Shakhanova A. V., Zabolotnii A. G. Change of kinematic characteristics during squatting with a bar in powerlifting. Teoriia i praktika fizicheskoi kul'tury i spor-ta [Theory and practice of physical training and sport], Moscow, 2013, no. 8, p. 71-76 (in Russian).
7. Chermit K. D., Zabolotnii A. G., Shakhanova A. V., Tkha-gova A. A. Classification of bioelectric activity of muscles when performing squatting with a bar in powerlifting. Vestnik Adygeiskogo gosudarstvennogo universiteta: ezhekvartal'nyi nauch. zhurnal. Ser. Estestvennye nauki [Bull. Adyghe State University: Quarterly Sci. Journal. Series: Natural-Mathematic and Technical Sciences], Maikop, 2011, no. 1 (in Russian).
8. Chermit K. D., Zabolotnii A. G., Shakhanova A. V., Tkha-gova A. A. The electromyographic characteristic of squatting with a bar in powerlifting. Vestnik Adygeiskogo gosudarstvennogo universiteta: ezhekvartal'nyi nauch. zhurnal. Ser. Estestvennye nauki [Bull. Adyghe State University: quarterly sci. journal. Series: Natural-Mathematic and Technical Sciences], Maikop, 2011, no. 4 (in Russian).
9. Andersson E. A., Nilsson J., Thorstensson A. Intramuscular EMG from the hip flexor muscles during human locomotion. Acta Physiol Scand, 1997, vol. 161 (3), p. 361-370.
10. Hay L. Spatial-temporal analysis of movements in children: motor program versus tudback in the development of reaching. J. Mot. Behav., 1979, vol. 11, p. 189193.
11. Melchiorri G., Rainoldi A. Muscle fatigue induced by two different resistances: Elastic tubing versus weight machines. Journal of Electromyography and Kinesiology, 2011, no. 21, p. 954-959.
