Особенности применения технических средств в обучении и тренировки спортсмена

Устройство для развития подвижности в суставах.

Упражнения, развивающие подвижность в суставах, необходимы для стимулирования физиологических процессов формирования свойства мышц и сухожилий (эластичности, прочности и т.д.).

Помимо развития гибкости метод «пассивных движений» применяется для развития подвижности суставов (рис. 1).

Рис. 1 - Устройство для развития подвижности суставов

Для увеличения ограниченной от природы подвижности в тазобедренных суставах до степени, которая позволяла бы гимнасту достаточно уверенно выполнять упражнение «шпагат», он становится одной ногой, выпрямленной в колене, на опорную площадку 3, а другую ногу ставит пяткой на опорную площадку 2 впереди себя на уровне поясницы. Пользуясь пультом 7 управления, гимнаст подбирает частоту вибрации площадки 2, доводя ее до величины, близкой к резонансной частоте вибрируемой ноги. Затем с помощью червячной передачи опорные площадки 2 и 3 устанавливаются на таком расстоянии друг от друга, при котором растяжение мышц, ограничивающих разведение ног, начинает вызывать болевые ощущения. При появлении анестезирующего эффекта, получаемого благодаря действию вибрации, увеличивается расстояние между опорными площадками до величины, при которой в мышцах вновь появляется боль.

Так постоянно в 4–6 этапов мышца растягивается на максимальную для данного этапа тренировки величину.

Биомеханический резонанс активных звеньев человека

Сущность биомеханического резонанса заключается в том, что объективно наблюдается возрастание амплитуды отклика активного звена человека или совокупности его активных звеньев при внешних периодических механических воздействий в диапазоне частот от 5гц до 20 гц (преимущественно от 10 гц до 15 гц).

Методический раздел основан на использовании биорезонансного подхода к методологии оздоровления, тренировки и реабилитации человека, определяет выбор биомеханических тренажеров в качестве универсального технического средства для реализации программы ОТР.

Явление биомеханического резонанса объясняет пользу таких занятий, как верховая езда, применявшаяся ранее в лечебных целях, езда в телеге по тряской дороге, описанное академиком А. Микулиным упражнение йогов с приподниманием на носках и резким опусканием на пятки.

Эти способы тонизации не стали широко распространенными, возможно, потому, что индивидуальные резонансные особенности людей различны. И управлять ими без знания законов и природы биомеханического резонанса было невозможно.

Биомеханческие тренажеры

Согласно работе к биомеханическим тренажерам (волнарам) относятся устройства, обеспечивающие периодическое взаимодействие с человеком на частотах в диапазоне от 1гц до 20гц.

Сущность воздействия работы волнаров состоит в том, что они создают условия для периодической смены напряжения и расслабления мышечной системы человека, что равнозначно активации и безлекарственному стимулированию сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, лимфатической и других систем жизнеобеспечения человека: биомеханические волны ритмически распространяются по тканям организма со скоростью звука и опережающим образом по сравнению с нервными каналами включают в согласованный ритм работы центральную нервную систему человека.

Конструктивно волнары, при всем своем разнообразии, бывают двух видов: вибрационные – с двигателем и внешним источником энергии и колебательные или автоколебательные, использующие энергию самого занимающегося.

Оба вида волнаров впервые были реализованы Ф.К. Агашиным (а.с. на изобретение СССР 387720 и 423829). В дальнейшем эти два направления разделились: автоколебательными волнарами продолжал заниматься Ф.К. Агашин в варианте биомеханических станков, реализующих метод вторичных ударов, а также совместно с М.Ф. Агашиным в варианте "гантелей динамических", обеспечивающих автономный "волновой" режим тренировки.

Вибрационные методы и средства биомеханической подготовки, кроме Ф.К. Агашина, разрабатывает большая группа специалистов Самарского аэрокосмического университета под руководством к.п.н. В.С.Савельева. Направление работы этой группы – создание пневмобиомеханических стимуляторов и пневмомассажных комплексов. Специфичность этих комплексов заслуживает рассмотрения их в отдельной статье.

Другое направление вибрационного стимулирования развивалось в Минске под руководством проф. В.Т. Назарова, который использует принцип электромеханического вибрационного воздействия, впервые реализованного Ф.К. Агашиным. К недостаткам этого вида тренажеров следует отнести жесткое навязывание внешней частоты колебаний и усилия взаимодействия, что ведет к передозировке нагрузки, максимально допустимых усилий и к неоптимальной частоте зоны взаимодействия. Это ограничивает их применение кругом практически здоровых людей. Известны примеры успешного применения подобных устройств в спорте и балете в качестве эффективного средства увеличения суставной подвижности и гибкости.

Колебательные волновые тренажеры (волнары) содержат, как правило, пассивную колебательную систему "масса–упругость", которая приводится в ритмическое движение самим занимающимся. Силовые и частотные характеристики взаимодействия варьируются самими занимающимися в широких пределах: от близких к нулю до индивидуальных или рекордных.

Наиболее простым и доступным биомеханическим колебательным тренажером является волнар "Гантель динамическая". Тренажер содержит стержень с установленной на нем рукояткой, грузом и пружинами. Груз имеет возможность свободно перемещаться вдоль стержня, деформируя при этом пружины. Совместно с пружинами груз образует механический колебательный контур (рис. 2). Собственная частота колебаний груза и зона частоты взаимодействия человека с волнаром определяются жесткостью пружин и массой груза.

Рис. 2 - Волновой тренажер "Гантель динамическая": 1 – стержень; 2 – груз; 3 – пружины; 4 и 5 – рукоятки

Реальный диапазон взаимодействия человека с волнаром является величиной, управляемой в зависимости от степени активности человека.

Гантели динамические имеют массу груза от 200 г. до 5 кг. (в сдвоенном варианте до 10 кг.) при длине от 30 см. до 75 см.

Частота колебаний настраивается от 2 до 10 гц.

Модификация Гантелей динамических предусматривает возвратно-поступательное движение груза вдоль стержня, а в ряде исполнений добавляются и вращательные колебания груза вокруг оси стержня.

Упражнения с Гантелью динамической начинаются с занятий исходного положения, обеспечивающего активацию требуемой группы мышц и, в этом положении, приведение груза Гантели динамической в колебательное движение. При частоте колебаний, например, 3 гц. за 30 сек. выполнения упражнения выбранная группа мышц 90 раз сменит состояния напряжения и расслабления. При этом достигается высокая согласованность действия мышц и мышечных ансамблей, что увеличивает силу, скорость исполнительных движений, глубокий самомассаж мышечной ткани, кровеносных и лимфатических сосудов, а также укрепления связок при одновременном увеличении подвижности суставов.

Для выполнения такого количества движений за счет обычных упражнений потребуется от 5 до 10 минут. Для выполнения стандартной тысячи движений, согласно Амосову, потребуется всего 3 - 5 минут вместо 30 - 50 минут по обычной методике.

По заключению Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова занятия с гантелью динамической нормализуют показатели АД и ЧСС, повышают потребление кислорода и улучшают гемодинамику.

Многолетние испытания "Гантелей динамических" в условиях подготовки спортсменов различных специальностей и квалификации выявили возможность применения Гантелей динамических в легкой атлетике (бег, прыжки, метания), в гребле (развитие специальной силы и профилактика болей позвоночника и суставов конечностей), в теннисе и футболе (постановка ударов).

Кроме того, отмечено сокращение времени на разминку без потери качества, а также создание условий для срочного усреднения и выравнивания локальных перенапряжений от тренировочной и соревновательной нагрузки по всей мышечной системе, что способствует быстрому и качественному восстановлению.

Примером укрепления связочно-суставной сумки может служить ликвидация привычного вывиха плеча у гребца при занятиях с трехкилограммовой динамической гантелью в течение месяца, что позволило избежать оперативное вмешательство.

Многолетние, хотя и малочисленные, и несистематические испытания биомеханических станков и тренажеров для тренировки скоростно-силовых свойств и меткости спортсменов, а также полученные результаты по оздоровлению спортсменов и населения позволяют сделать вывод о том, что данный класс тренажеров является эффективным средством воздействия на человека и, в силу этого, заслуживают внимательного изучения и приме-нения для достижения поставленных целей. Отметив, что биомеханические станки и тренажеры основаны на природном свойстве человека - биомеханическом резонансе активных биомеханических звеньев, приходим к выводу, что волнары являются универсальными техническими средствами по назначению: оздоровление, отбор, тренировка и реабилитация.

В то же время волнары универсальны по видам спорта, что обеспечивает возможность на одном типе тренажера, заменяя только объект взаимодействия, тренироваться легкоатлетам, гребцам, футболистам, теннисистам и др. спортсменам.

Применение единого волнового принципа действия технических средств для оздоровления, отбора, тренировки и реабилитации позволит наиболее эффективно развивать смежные отрасли знаний и получать высокие результаты в спорте и в спортивно-оздоровительной медицине.

Метод «пассивных движений» отличается от физической помощи человека тем, что метод «пассивных движений» производится с помощью различных устройств, тренажером, а при физической помощи человека влияние извне происходит с помощью педагога (тренера).

3. Основные положения учения о моторно-висцеральных рефлексах. Какие из этих положений используются при занятиях на тренажерах

Суть теории моторно-висцеральных рефлексов М. Р. Могендовича (1975) состоит в том, что любое упражнение для мышц сопровождается изменениями в состоянии внутренних органов, то есть, как влияет мышечная система на внутренние органы. Эта теория до сих пор успешно применяется в медицине и спорте.

Оздоровительный и профилактический эффект массовой физической культуры неразрывно связан с повышенной физической активностью, усилением функций опорно-двигательного аппарата, активизацией обмена веществ. Учение Р. Могендовича о моторно-висцеральных рефлексах показало взаимосвязь деятельности двигательного аппарата, скелетных мышц и вегетативных органов. В результате недостаточной двигательной активности в организме человека нарушаются нервно-рефлекторные связи, заложенные природой и закрепленные в процессе тяжелого физического труда, что приводит к расстройству регуляции деятельности сердечнососудистой и других систем, нарушению обмена веществ и развитию дегенеративных заболеваний (атеросклероз и др.). Для нормального функционирования человеческого организма и сохранения здоровья необходима определенная "доза" двигательной активности.

На основании экспериментального материала по физиологии моторно- висцеральных рефлексов, опытов и представлений А.А. Ухтомского о доминанте, известных еще от И.П. Павлова особенностях структурных связей моторной коры с проекцией других анализаторов, М.Р. Могендович обосновал положение о доминировании, или функциональном преобладании моторного аппарата над вегетативным (М.Р. Могендович, 1957, 1972). Эти исследования привели к разработке теории кинезофилии – как физиологического механизма регуляции двигательной активности. Под кинезофилией М.Р. Могендович понимал “...мощный потенциал энергии, наследственно заложенный в мозгу и определяющий активность моторики, как органическую потребность своего рода инстинкт первостепенного биологического значения” (М.Г. Могендович, 1972). Он считал, что существует чрезвычайно важная для приспособления и развития организмов потребность – влечение к движению. Кинезофилия представляет собой нейрофизиологический механизм, который обеспечивает активность моторики, как системной основы, стержня интеграции (М.Р. Могендович, 1972). Кинезофалия – мощный источник энергии, заложенный в мозгу и проявляющийся как в среде высшей нервной деятельности (поведении, психике), так и в низшей нервной деятельности (межсистемное согласование органов) (М.Р. Могендович, 1969). И далее “Бодрствующий мозг обладает внутренним побудителем к движениям, действиям...” “Кинезофилия определяет не только моторную активность, она является ведущим механизмом интеграции всего организма” (М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975). “Кинезофилия - инстинктивная потребность в движениях” (М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975).Структурный аппарат потребности в двигательной активности представлен красным ядром, черной субстанцией, ядром Даркшевича, задним отделом гипоталамуса, ядром Дейтерса, таламусом, бледным ядром, полосатым телом, а так же ретикулярной формацией и моторной корой (М.Р. Могендович, 1969; М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975). Нарушение структуры и функции отдельных образований этой системы приводит к хорошо известным из клиники нарушениями двигательной активности в виде гипокинезии, акинезии, а так же гипер- и дискинезии (М.Р. Могендович, 1969; М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975). Поражения коркового конца моторного анализа резко снижает двигательный потенциал, что значит, что “кора не только контролирует активность, но и создает ее” (М.Р. Могендович, 1969).Подкорковые центры не только тормозятся корковыми импульсами моторного происхождения, но и активируются ими, а кора, в свою очередь стимулируется подкоркой и ретикулярной формацией (М.Р. Могендович, 1969). Это осуществляется по кольцевой системе: кора-стриопаллидарная система - таламус - кора, работающий как по типу положительной, так и отрицательной обратной связи. Во взаимном стимулировании нервных центров в замкнутом кортикоталамическом цикле, главную роль в котором играет проприоцепция, вероятно и заключается основной физиологический механизм повышения психического тонуса, дающего “мышечную радость” (М.Р. Могендович, 1969).М.Р. Могендович (1969) считал, что появление кинезофалии в онтогенезе начинается с противодействия силе тяжести посредством антигравитационной мускулатуры. Часть энергии кинезофилии расходуется на преодоление гравитации. Потребность в двигательной активности тесно связана с энергетическим обменом. Дефицит энергобаланса активирует моторную активность, а избыток - тормозит (М.Р. Могендович, 1969).На базе потребности в движениях формируется две, функционирующие в колебательном режиме, и, находящиеся в реципрокных отношениях, системы: система активации моторики и система дезактивации моторики (М.Р. Могендович, 1971; М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975). Одним из мощных факторов стимуляции системы активации моторики является проприоцепция. Вместе с экстерорецепцией она выполняет ведущую роль в стимуляции двигательной активности. Интероцепция – ведущий фактор стимуляции системы дезактивации моторики. Классический пример: увеличение артериального давления в каротидном синусе вызывает падение тонуса скелетной мускулатуры (М.Г. Могендович, 1971).В норме доминирующая роль принадлежит проприоцепции. Примат моторики выражается в том, что двигательная зона коры больших полушарий по выражению А.А. Ухтомского всегда находится в состоянии “оперативного покоя” (М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975). Ослабление моторного анализатора дезорганизует подкорку и связанные с ней вегетативные функции (М.Р. Могендович, 1969). Если человек волевым усилием затормозит двигательные проявления эмоций, то вегетативные реакции усиливаются, возникает “вегетативный эстериозис” (М.Р. Могендович, 1969). Гипокинезия сопровождается ослаблением проприоцептивной стимуляции. При этом, человек не только не ощущает радостных эмоций от движения, но и становится рабом интероцепции: у него возникают различные неприятные ощущения во внутренней среде, которые проходят при регулярных физических занятий (М.Р. Могендович, 1969).Изменение интенсивности проприоцептивной стимуляции находит отражение в эмоциональных состояниях. [7] При ее недостатке возникают неприятные ощущения “моторного голода” (М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975). Субъективным отражением потребности в движении является эмоциональный подъем (“мышечная радость” по И.П. Павлову), физиологически основанный на проприоцепции (М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975). Объективным отражением потребности в движениях является объем и темп локомоторной активности (М.Р. Могендович, И.Б. Темкин, 1975). Таким образом, рассмотрение процессов регуляции двигательной активности с позиций потребностно - мотивационного подхода позволяет понять их физиологический смысл и основу механизмов управления двигательной активностью. На этой базе могут быть сформулированы новые подходы к оптимизации двигательной активности и физических нагрузок человека.