Развитие быстроты у спортсменов

II.ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ БЫСТРОТУ

Для построения эффективной методики развития быстроты специалистам необходимо иметь представления об основных механизмах, определяющих время двигательных реакций, скорость движений, а также чередование циклов движений, выполняемых с высокой частотой. При этом тренеры должны понимать, что все формы проявления быстроты в спорте связаны с произвольными движениями, т.е. движениями, выполняемыми осознанно с участием воли человека. Параметры таких движений осознаются еще до их начала и по ходу движения контролируются.

Разнообразие форм проявления быстроты связано с тем, что обусловлены они различными факторами и связаны с состоянием психики, центральной нервной системы (ЦНС) и нервно-мышечного аппарата (НМА). Рассмотрим их подробнее в связи с отдельными формами проявления быстроты.

II.1. Время двигательных реакций

Двигательная реакция – это произвольный, осознаваемый ответ на внезапно появляющийся сигнал определенными двигательными действиями. В основе двигательных реакций лежит совокупность процессов, которые начинаются с восприятия сигнала, побуждающего к действию, и заканчивающихся с началом ответных действий, связанных либо с напряжением, либо с расслаблением мышц.

11

Все двигательные реакции, совершаемые человеком, делятся на два типа: простые и сложные.

Простая двигательная реакция – это ответ заранее известным способом на заранее известный сигнал (зрительный, слуховой, тактильный). Примерами такого вида реакций являются начало двигательного действия (по сигналу судьи) в циклических видах спорта, прекращение действий в единоборствах или спортивных играх (по сигналу арбитра).

Сложная двигательная реакция – это ответ, характеризующийся необходимостью как можно быстрее выбирать действие, адекватное сложившейся обстановке. К сложным двигательным реакциям относятся:

1) реакция выбора – способность в ходе реагирования срочно выбрать из ряда возможных действий одно, адекватное возникшей ситуации;

2) реакция на движущийся объект – реагирование на нестандартно перемещаемый объект (например, на мяч, на шайбу).

Схематично совокупность процессов, связанных с осуществлением простых и сложных двигательных реакций, представлена на рисунке 1.

Последовательность процессов, связанных с осуществлением простых и сложных двигательных реакций, имеет схожие черты. Единственное отличие составляет участие нервных центров, анализирующих характер сигнала и синтезирующих программу ответных действий, при осуществлении сложных двигательных реакций. Участие центров анализа действующих сигналов и оценки их адекватности сложившейся обстановке существенно усложняет протекание нервных процессов и увеличивает время реагирования.

Время двигательной реакции измеряется интервалом между появлениями сигнала и началом ответного дей-

12

Рис. 1. Схематичное представление процессов, осуществляющих двигательные реакции.

Плюсы обозначают активизирующее влияние, минусы – тормозное

ствия (напряжение или расслабление мышц). Это время определяется продолжительностью:

– возбуждения рецепторов и посылки импульса в сенсорные центры;

– переработки сигнала в ЦНС, связанной с решением о реагировании на сигнал;

13

–посылки сигнала к началу действия;

–процессов, лежащих в основе напряжения или расслабления мышц.

Сумма продолжительности данных процессов характеризуется как латентное время двигательных реакций (от лат. latentis – скрытый, не проявляющийся вовне, недоступный внешнему наблюдению).

Осуществление двигательных реакций начинается

свозбуждения рецепторов органов чувств и проведения нервного импульса в ЦНС. В сумме это время составляет 10–15 мс. Далее нервный импульс поступает в сенсорные (чувствительные) центры, а от них в двигательные центры (в случае простых реакций) и затем передается к мышцам. Время прохождения нервного импульса по указанным центрам характеризуется как центральное время двигательной реакции и составляет 60–80 мс при реакциях, связанных с напряжением мышц, и 70– 100 мс при расслаблении мышц. Завершается латентное время двигательных реакций процессами в мышечных волокнах разного типа, связанными с изменением их состояния – либо напряжением, либо их расслаблением. На это уходит 5–10 мс.

Таким образом, латентное время простых двигательных реакций может составлять у хорошо подготовленных спортсменов 80–100 мс при напряжении мышц

и90–120 мс при их расслаблении. У неподготовленных людей латентное время простых двигательных реакций больше и может составлять 150–250 мс.

Время реакции на световой сигнал у подготовленного человека находится в пределах от 120 до 200 мс, а на звуковой – 90–150 мс, на тактильные раздражители еще меньше. Увеличение времени реакции свидетельствует о развитии утомления.

Латентное время двигательных реакций, связанных

снапряжением мышц, короче аналогичного периода

14

двигательных реакций, связанных с расслаблением мышц. Это объясняется наличием многочисленных связей между нервными клетками, входящими в состав двигательных нервных центров. Данная особенность строения приводит к тому, что после прекращения действия сигнала возбуждение в нервном центре не может быстро затухнуть, т.к. еще некоторое время продолжает распространяться («блуждать») по цепочкам связанных между собой клеток. В результате такое «остаточное» возбуждение в двигательных центрах поддерживает мышцы некоторое время в напряженном состоянии. Кроме того, расслабление скелетных мышц занимает большее время, чем их напряжение.

Центральное время сложной двигательной реакции существенно удлиняется за счет осуществления анали- тико-синтетической деятельности в центрах анализа при формировании ответных действий, адекватных сложившейся ситуации. В результате, латентное время сложных двигательных реакций может составлять у хорошо подготовленных спортсменов 200–400 мс.

Особое внимание, на наш взгляд, следует уделить так называемым «управляющим нервным центрам». Это неспецифические нервные центры, расположенные, главным образом, в стволе мозга. Они не участвуют в осуществлении каких-либо рефлексов, зато управляют (модулируют) активностью других нервных центров. Иными словами, могут оказывать активизирующее, либо тормозное влияние на сенсорные, двигательные и «аналитические» нервные центры.

Именно состояние управляющих нервных центров во многом определяет продолжительность двигательных реакций. Дело в том, что изменение функционального состояния рецепторов органов чувств, проводящих путей от рецепторов к ЦНС и далее к мышцам, самих мышц (за исключением существенного снижения темпе-

15

ратуры и предельного утомления, о чем будет сказано ниже) незначительно влияют на продолжительность двигательных реакций.

Таким образом, латентное время двигательных реакций зависит от функционального состояния нервных центров, осуществляющих данные реакции, и нервномышечного аппарата (НМА). При этом особая роль принадлежит нервным центрам, управляющим состоянием различных отделов ЦНС, что является важным резервом повышения быстроты реагирования.

Контролировать состояние «управляющих нервных центров» человек не может. Однако при особых состояниях психики (например, в состоянии аффекта) в ЦНС отмечается существенная перестройка активности многих нервных центров, что может приводить к увеличению быстроты реагирования и скорости движений. Как раз данная перестройка («доминанта» по А.А. Ухтомскому) осуществляется за счет деятельности управляющих центров ствола мозга. Данное обстоятельство позволяет надеяться, что адекватными педагогическими воздействиями можно сформировать у спортсменов способность произвольно вызывать подобное состояние (его можно обозначить как «доминанту быстроты») в процессе тренировочной и соревновательной деятельности.

II.2. Скорость мышечных сокращений

Скорость мышечных сокращений зависит от факторов, связанных с особенностями строения и функционирования НМА. К числу таких факторов следует отнести:

– состав мышц (точнее, соотношение двигательных единиц разного типа);

– состояние энергетических систем скелетных мышц;

16

– содержание ионов кальция в мышечных волокнах;

– температура мышц;

– состояние ά–мотонейронов спинного мозга и координация их работы.

Состав мышц. Одним из важнейших факторов, определяющих скоростные качества скелетных мышц, является их состав (композиция). Как известно, скелетные мышцы состоят из волокон разного типа:

– медленные, устойчивые к утомлению;

– быстрые, медленно утомляемые;

– быстрые, быстро утомляемые.

Важно также понимать, что мышечные волокна наряду с ά–мотонейронами спинного мозга входят в состав двигательных единиц (ДЕ) и функционируют как единое целое. Соответственно различают ДЕ медленные, устойчивые к утомлению, быстрые – медленно утомляемые и быстро утомляемые. Кроме того, имеются двигательные единицы неопределенного типа (до 1% от общего числа), которые по своим свойствам не могут быть отнесены к медленным или быстрым, и промежуточные ДЕ быстрого типа (2–3%), в одинаковой степени проявляющие окислительные и гликолитические свойства.

Еще одним существенным моментом для понимания факторов, обусловливающих скорость движений, является наличие в миофибриллах мышечных волокон нескольких разновидностей (изоформ) сократительного белка миозина. В скелетных мышцах взрослого человека обнаружено несколько изоформ миозина. Каждая изоформа характеризуется специфической скоростью сокращения и развиваемым усилием. Целенаправленное применение скоростных и скоростно-силовых упражнений может приводить к повышению сократительных свойств скелетных мышц за счет изменения соотношения разных изоформ миозина (Baumann H. et al., 1987; Adams G.R. et al., 1993; Kadi F., Thomell, L.E., 1999).

17

Таким образом, НМА следует представлять как совокупность ДЕ разного типа. В состав двигательных единиц S-типа входят мелкие ά–мотонейроны спинного мозга, способные длительное время функционировать с параметрами, близкими к предельным, а также медленные окислительного типа мышечные волокна, с преобладанием медленных изоформ миозина, способные сокращаться длительное время без снижения работоспособности, развивая при этом небольшие усилия (тип I). В состав двигательных единиц FR-типа входят более крупные ά–мотонейроны, сохраняющие высокую работоспособность на протяжении нескольких минут, и быстрые окислительно-гликолитического типа мышечные волокна (тип II-А), содержащие быстрые и медленные изоформы миозина, способные к мощным сокращениям относительно длительное время. В состав двигательных единиц FF-типа входят крупные ά–мотонейроны, функционирующие с предельными параметрами 20–30 сек, и быстрые гликолитического типа мышечные волокна (тип II-В), с преобладанием быстрых изоформ миозина и способные к мощным сокращениям непродолжительное время.

Следовательно, высокое содержание быстрых двигательных единиц FF и FR типа является важной предпосылкой для достижения высоких скоростей мышечных сокращений. Соотношение волокон разного типа в отдельных мышцах (мышечная композиция) определяется наследственными факторами, не зависит от пола и не поддается изменению в процессе спортивной тренировки. Однако имеются функциональные резервы, позволяющие в зависимости от направленности средств тренировки повышать скорость мышечных сокращений. В настоящее время обосновано наличие следующих резервов:

Первый – мышечные волокна ДЕ неопределенного типа под влиянием средств скоростной направленности

18

могут приблизиться по морфофункциональным свойствам к быстрым.

Второй – быстрые мышечные волокна ДЕ промежуточного типа благодаря изменению направленности физических упражнений могут переходить либо в волокна II-А типа, либо II-В.

Третий – под влиянием скоростных упражнений содержание быстрых изоформ миозина повышается в волокнах всех типов.

Состояние энергетических систем скелетных мышц. Важным фактором, определяющим скорость мышечных сокращений, является достаточное количество энергии для обеспечения взаимодействия сократительных белков. Процессы сокращения и расслабления мышц требуют наличия молекул АТФ. При недостаточном содержании этого соединения взаимодействовать смогут не все участки актина и миозина, и как следствие, скорость сокращения или расслабления снизится. Причем процессы расслабления мышц более чувствительны к недостатку АТФ.

Запасы АТФ в мышцах незначительны – всего лишь на 1–2 секунды интенсивной работы. Однако в мышцах, наряду с распадом АТФ, происходит ее обратный синтез (ресинтез). Ресинтез АТФ в мышцах осуществляется с помощью трех механизмов (энергетических систем):

– фосфагенной (креатинфосфатной);

– гликолитической (лактацидной);

– окислительной (кислородной).

Каждая из энергетических систем обладает специфическими особенностями. Фосфагенная энергетическая система обладает наибольшей мощностью, определяемой количеством энергии (молекул АТФ), которое может синтезироваться в единицу времени. Емкость же данной системы невелика, т.е. запасы АТФ и креатинфосфата в мышцах ограничены. Увеличить запасы АТФ в мышцах

19

исключительно сложно, повысить запасы креатинфосфата за счет рациональной тренировки можно в два раза.

Мощность гликолитической энергетической системы в три раза уступает мощности фосфагенной системы. Однако емкость гликолитической системы в 2–2,5 раза выше. В основе деятельности этой системы лежит цепь биохимических реакций анаэробного расщепления углеводов. Главным образом гликогена, запасенного в мышцах. В результате таких реакций образуются недоокисленные продукты, в частности, молочная кислота.

При непрерывном поступлении кислорода в митохондриях мышечных волокон ресинтез АТФ осуществляется за счет аэробной (кислородной) энергетической системы. Мощность кислородной энергетической системы уступает мощности фосфагенной системы в 4 раза при окислении углеводов и в 8 раз при окислении жиров. Емкость кислородной энергетической системы превышает емкость фосфагенной системы в 150–160 раз при окислении углеводов и в 10 000–12 000 раз при окислении жиров.

Для выполнения движений с высокой скоростью необходимо поступление в область взаимодействия сократительных белков (актин и миозин) большого числа молекул АТФ в единицу времени. Поэтому фосфагенная система играет решающую роль в энергообеспечении кратковременных движений с высокой скоростью сокращений мышц. Существенно меньшую роль играет гликолитическая энергетическая система. Роль окисления при выполнении скоростных упражнений незначительна, однако становится доминирующей в период восстановления.

Содержание ионов кальция в мышечных волокнах. Пусковым моментом, запускающим мышечное сокращение, является выход в саркоплазму мышечных

20