Развитие быстроты у спортсменов
.pdfволокон ионов кальция (Са2+). При недостаточном содержании Са2+ взаимодействовать смогут не все участки молекул актина и миозина даже при наличии необходимого количества молекул АТФ, в результате чего скорость и сила мышечного сокращения снизятся.
Выполнение физических упражнений скоростной направленности способствует увеличению содержания в мышечных волокнах Са2+. Повышению содержания ионов кальция способствует также применение рациональных тренировочных режимов и достаточное их содержание в принимаемой пище.
Температура мышц. В основе сокращений мышц лежит совокупность разнообразных биохимических реакций. Скорость протекания этих реакций существенно зависит от температуры. Для скелетных мышц наибольшая скорость протекания биохимических реакций, и, соответственно, наибольшая скорость сокращения отмечается при температуре мышц в диапазоне 38– 38,5 градусов.
Состояние ά–мотонейронов спинного мозга и координация их работы. Известно, что мышечные волокна наряду с ά–мотонейронами спинного мозга входят в состав ДЕ и функционируют как единое целое. Причем, мышечные волокна начинают сокращаться только после поступления к ним нервного импульса от соответствующего ά–мотонейрона. Таким образом, характер сокращения мышцы (скорость, сила, продолжительность сокращения) обусловлен режимом работы ά–мотонейронов. На этом следует остановиться подробнее.
Возбудимость (способность возбуждаться) нервных клеток не является постоянной. В отдельные моменты времени возбудимость повышена, в другие – понижена. Динамика возбудимости ά–мотонейронов спинного мозга объясняется изменением баланса возбуждающих и тормозных влияний со стороны других нервных клеток.
21
Такие клетки располагаются в спинном мозге и различных отделах головного мозга. При преобладании возбуждающих влияний ά–мотонейроны возбуждаются быстрее и сильнее. Соответственно мышечные волокна будут сокращаться тоже быстрее и сильнее. Если будут преобладать тормозные влияния, то возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон будут медленнее и слабее.
Следовательно, повышение возбудимости ά–мото- нейронов спинного мозга и синхронизация их возбуждения являются важными предпосылками для достижения высоких скоростей мышечных сокращений. При этом следует помнить, что на работу нервных клеток оказывают влияние «управляющие центры» ствола головного мозга, деятельность которых во многом зависит от особенностей психического состояния человека.
Для осуществления любого движения возбуждения одной двигательной единицы недостаточно. Движение может осуществляться только при синхронном возбуждении сотен ДЕ данной мышцы при одновременном снижении активности ДЕ соответствующих мышцантагонистов. Таким образом, параметры любого движения зависят от совместной деятельности двигательных единиц самой мышцы (внутримышечная координация) и двигательных единиц мышц-антагонистов (межмышечная координация).
Координация работы ДЕ разных мышечных групп существенно меняется при изменении скорости движений. При выполнении медленных движений возбуждаются относительно небольшое количество двигательных единиц мышцы, осуществляющей движение. Возбуждение же ДЕ антагонистов осуществляется лишь для обеспечения плавности движения.
При выполнении максимально быстрых движений характер координации работы ДЕ радикально меняется.
22
Структура отдельного движения, выполняемого с высокой скоростью, состоит из трех фаз:
– начальной, связанной с ускорением движения какихлибо звеньев тела;
– основной, характеризующейся движением звеньев тела по инерции;
– конечной, связанной с остановкой (торможением) движения.
В начальной фазе быстрого движения необходимо одновременное кратковременное возбуждение возможно большего числа двигательных единиц в мышцах, осуществляющих движение. В то же время требуется минимальная активность ДЕ в мышцах-антагонистах. Лишь в таком случае возможно стремительное ускорение движения звена тела, столь необходимое для выполнения скоростных упражнений.
В основной фазе быстрого движения отмечается низкая активность работы ДЕ всех мышц (мышцы практически расслаблены), т.к. звенья тела движутся по инерции за счет ускорения, полученного в начальной фазе.
В конечной фазе быстрого движения отмечается стремительное повышение активности двигательных единиц мышц-антагонистов при минимальной активности ДЕ мышц-синергистов. В результате чего происходит быстрое торможение звена и подготовка к следующей фазе движения.
Естественно, что для выполнения быстрых движений важны не только синхронные («залпообразные») возбуждения большого количества двигательных единиц соответствующих мышц, но и их временная организация с тем, чтобы не ограничивалась амплитуда быстрых движений. Такая организация двигательных действий возможна только благодаря слаженной работе функциональной системы управления параметрами произвольных движений, которая объединяет центры программирова-
23
ния и управления движениями, а также многочисленные рецепторы и центры анализа информации, поступающих от них. Подробнее с составом и работой данной функциональной системы можно познакомиться в специальной литературе.
Таким образом, для достижения высокой скорости движений у спортсмена должна сформироваться соответствующая доминанта («доминанта быстроты»), благодаря которой будет реализована эффективная работа функциональной системы управления параметрами произвольных движений, направленная на организацию рывково-тормозного режима сокращения и расслабления мышц-синергистов и мышц-антагонистов. Кроме того, необходимо иметь хорошо подготовленный к скоростной работе опорно-двигательный аппарат, а также оптимальную температуру мышц.
II.3. Продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления мышц
К числу элементарных (основных) форм проявления быстроты, на наш взгляд, следует отнести продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления мышц. Под данной формой следует понимать время, необходимое для совершения простейшего двигательного действия – напряжение и расслабление отдельно взятой мышцы или мышечной группы.
Продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления мышц обусловлена совокупностью многих факторов, рассмотренных выше. В частности, зависит от композиции мышц, состояния энергетических систем и температуры мышц, возбудимости и лабильности (быстродействия) двигательных нервных центров, состояния психики человека.
24
Известно, что одиночные сокращения мышечных волокон (сокращения, вызванные одним отдельным раздражением) разного типа имеют различную продолжительность. Так, например, полный цикл одиночного сокращения быстрых гликолитических мышечных волокон (тип FF) при оптимальной температуре занимает 110– 120 мс, быстрых окислительно-гликолитических мышечных волокон (тип FR) – 140–150 мс, медленных мышечных волокон (тип S) – 200–220 мс. При этом, важно помнить, что период сокращения мышечных волокон в 1,5–2 раза короче периода расслабления.
Любая скелетная мышца представляет собой совокупность (композицию) мышечных волокон разного типа. Соответственно, чем больше в мышце быстрых гликолитического типа мышечных волокон, тем с большей скоростью она будет напрягаться и расслабляться. Поэтому продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления у такой мышцы будет меньше. Мышца с высоким содержанием медленных мышечных волокон будет медленнее напрягаться и расслабляться. В результате продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления у такой мышцы будет больше. Поэтому продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления отдельной мышцы позволит косвенно судить о ее композиции.
Содержание в мышечных волокнах АТФ и эффективность работы механизмов ее ресинтеза напрямую влияет на продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления мышцы. Причем следует помнить, что снижение содержания АТФ в волокнах в первую очередь сказывается на скорости расслабления мышцы и только потом, при выраженном истощении, на скорости сокращения.
Существенное влияние на продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления мышцы оказывает
25
функциональное состояние ά–мотонейронов спинного мозга. С повышением их возбудимости и лабильности все действия скелетная мышца будет совершать быстрее. Как уже отмечалось выше, на работоспособность двигательных нервных центров оказывают влияние так называемые «управляющие нервные центры», деятельность которых, в свою очередь, в определенной степени зависит от состояния психики человека.
Исходя из перечисленных факторов, обусловливающих продолжительность одиночного цикла напряжения и расслабления мышц, можно считать данную форму проявления быстроты информативной и рекомендовать ее определение при комплексной оценке скоростной подготовленности спортсменов.
II.4. Частота циклических движений
Еще одной из относительно простых (основных) форм проявления быстроты считается частота (темп) ненагруженных движений циклического характера. Строго говоря, данную форму проявления быстроты трудно признать элементарной, т.к. циклические движения даже в одном суставе обусловлены совокупностью многих процессов. Во-первых, это процессы, связанные с перемещением отдельно взятых звеньев двигательного аппарата, и, во-вторых, процессы, связанные с координацией активности разных мышечных групп (мышц-синерги- стов и мышц-антагонистов). Однако исторически сложились представления об элементарном характере данной формы проявления быстроты и, на наш взгляд, следует придерживаться данной точки зрения, характеризуя ее как основную. Учитывая, что значимость данной формы проявления быстроты во многих видах спорта, в первую очередь циклических, исключительно велика,
26
следует подробнее рассмотреть механизмы организации циклических движений.
На рисунке 2 представлены изменения суставного угла (СУ) и биоэлектрической активности мышц-сгиба- телей (Сг) и разгибателей (Рг) при выполнении циклических движений с высокой частотой у квалифицированных спортсменов.
СУ Сг Рг
а б в
Рис. 2. Изменение суставного угла (СУ) и электромиограммы мышц-сгибателей (Сг)
и разгибателей (Рг) при выполнении циклических движений с высокой частотой
Из рисунка видно, что цикл движений (а – в) состоит из фазы сгибания (а – б) и фазы разгибания (б – в). На электромиограммах мышц видны периоды высокой (напряжение) и низкой (расслабление) активности мышц. Примечательно, что периоды высокой активности мышц у квалифицированных спортсменов меньше по продолжительности, чем периоды низкой активности. Кроме того, имеются кратковременные периоды, когда обе мышечные группы расслаблены и движение осуществляется по инерции. Тем самым осуществляется эффективная межмышечная координация работы мышц, имею-
27
щих противоположные функции, приводящая к снижению энерготрат.
Характерной чертой организации циклических движений с высокой частотой является повышение активности мышц задолго до окончания соответствующей фазы движения. Иными словами, первоначально напряжение мышц связано с торможением движения соответствующего звена двигательного аппарата. При этом, несмотря на повышение активности мышц, имеет место их растяжение, т.е. отмечается уступающий (эксцентрический) режим работы. Далее происходит переход от уступающего к преодолевающему (концентрическому) режиму работы мышц, и двигательное звено, связанное с данной мышцей, меняет движение на противоположное. Важно отметить, что данный переход осуществляется не мгновенно, а на протяжении некоторого времени, когда отмечается смешанный (полицентрический) режим работы мышц (В.Г. Семёнов, В.А. Смольянов, 2009). По мнению авторов, продолжительность полицентрического режима работы мышц при переходе от одной фазы циклических движений к другой зависит, главным образом, от способности спортсменов синхронизировать работу большей части двигательных единиц и является важнейшей предпосылкой для овладения высокого темпа движений.
Таким образом, для достижения высокого темпа циклических движений необходимы:
– высокая скорость мышечных сокращений (факторы, определяющие скорость сокращения мышц, описаны выше);
– быстрое переключение от уступающего к преодолевающему режиму в определенных фазах движения, критерием эффективности которого является продолжительность смешанного (полицентрического) режима работы мышц;
28
– чередование кратковременных акцентированных напряжений мышц, связанных с синхронной активизацией возможно большей части двигательных единиц, с быстрым расслаблением данных мышц, связанным с быстрым снижением активности (торможением) данных ДЕ.
На протекание этих процессов оказывают влияние как наследственные, так и средовые факторы, связанные, в первую очередь, со спортивной тренировкой. Особенно важным представляется формирование у спортсменов способности синхронизировать работу (возбуждение и торможение) большей части двигательных единиц при целенаправленном выполнении скоростных и скоростно-силовых упражнений в учебно-тренировоч- ном процессе.
При снижении темпа движений общая схема протекания отмеченных процессов не меняется. Однако отмечается снижение скорости движения отдельных звеньев двигательного аппарата и увеличение продолжительности времени переключения режимов работы мышц за счет активизации меньшего числа ДЕ в мышцах, осуществляющих данные движения. Данный факт обуславливает основной методический подход к организации учебно-тренировочной работы, направленной на повышение частоты циклических движений, – выполнение упражнений с постепенным (от повторения к повторению) увеличением темпа движений.
Необходимо также отметить, что представленная на рисунке 2 динамика биотоков мышц-сгибателей и разгибателей характерна только для спортсменов высокой квалификации. Для спортсменов низкой квалификации такого четкого взаимодействия нервных процессов не прослеживается. В результате у них не отмечаются периоды низкой активности мышц при выполнении циклических движений с максимальной частотой, что
29
приводит к излишней скованности движений и является главной причиной снижения частоты движений, увеличения времени переключения режимов работы мышц и повышения расхода энергии.
В связи с этим следует упомянуть о некоторых ошибочных представлениях, связанных с режимами работы мышц при выполнении циклических движений с высокой частотой, иногда встречающихся в литературе. Так, например, утверждается, что при высокой частоте циклических движений активность мышц оказывается столь кратковременной, что они не успевают существенно укоротиться, а затем расслабиться, т.е. мышцы фактически работают в режиме, близком к изометрическому (статическому). На наш взгляд, такие случаи, действительно, могут встречаться, но их следует воспринимать как грубейшие ошибки, возникшие, в первую очередь, в результате неправильной организации тренировочного процесса. Только максимально быстрые чередования акцентированных напряжений и расслаблений мышц могут привести к достижению высокой частоты циклических движений и не превратить выполнение скоростных упражнений в борьбу с собственным телом.
В заключение необходимо отметить еще один фактор, оказывающий существенное влияние на все формы проявления быстроты, – это утомление. Причины утомления, увеличивающего время реагирования, снижающего скорость и частоту движений при выполнении физических упражнений, разнообразны. К числу основных следует отнести изменения в нервных центрах, в мышечных волокнах и нервно-мышечных синапсах.
В ЦНС при напряженной и длительной физической работе могут иметь место многочисленные изменения, вызывающие снижение быстроты реагирования и скорости движений. Эти изменения приводят, во-первых, к развитию запредельного торможения в двигательных
30