Гимнасты (9 чел.) выполняли акробатический переворот назад (фазы отталкиваний ногами и руками) и сальто назад с места (фаза отталкивания ногами). В процессе этих технических элементов у гимнастов регистрировались кинематические и электромиографические характеристики. Кинематические параметры записывались с помощью системы видеоанализа Qualisys и использовались для определения фаз изучаемых двигательных действий. Электрическая активность мышц фиксировалась 16-канальным телеметрическим электромиографом MЕ6000. При выполнении сальто назад с места регистрировалась билатерально электромиограмма следующих мышц нижних конечностей: передней большеберцовой, камбаловидной, внутренней и наружной головок икроножной мышцы, а также прямой и наружной широкой мышц бедра. При выполнении переворота назад записывалась электромиограмма икроножной мышцы, прямой мышцы бедра и трехглавой мышцы плеча.
Регистрация максимального произвольного сокращения мышц голени, бедра и плеча проводилась на мультисуставном динамометрическом комплексе Biodex Multi-Joint System Рго-3. Испытуемые выполняли подошвенное сгибание стопы в голеностопном суставе, а также разгибание в коленном и локтевом суставах. При выполнении подошвенного сгибания стопы спортсмен находился в кресле, правая нижняя конечность фиксировалась при угле в 130° – в коленном и 80° – в голеностопном суставах. По команде спортсмен выполнял изометрическое усилие мышцами голени. При тестировании концентрического сокращения мышц голени задавалась последовательно нагрузка в 40 %, 50 %, 70 %, 90 % и 100 % от зарегистрированного изометрического максимума. При этом испытуемый выполнял сгибание стопы, перемещая рычаг динамометра. Тестирование изометрических и концентрических сокращений мышц бедра и плеча выполнялось по такому же протоколу при положении спортсмена в кресле с углом 90° в коленном суставе. Выполнялось по 2 попытки движения в каждом случае. Анализ ЭМГ, зарегистрированных при выполнении гимнастических элементов, и максимальных произвольных усилий на динамометре осуществлялся по одинаковым временным интервалам.
Типичный пример записи электрической активности исследуемых мышц при реализации переворота назад приведен на рис. 9.1. Даже на уровне качественного визуального анализа видно, что амплитуда ЭМГ, время появления и исчезновения ЭМГ-пачек, а следовательно, величина усилий мышц и время их проявлений, заметно отличаются у разных мышц. Анализ полученных ЭМГ показал, что в фазе отталкивания (интервал между маркерами 2–3) наиболее значительное усилие развивает икроножная мышца: амплитуда ее электроактивности достигала в среднем по группе 810,4 мкВ. Сила сокращения прямой мышцы бедра была наименьшей: амплитуда ЭМГ этой мышцы составляла 645,3 мкВ (В.Н. Шляхтов, 2013).
Рис. 9.1. Образец записи ЭМГ ведущих мышц при выполнении гимнастического элемента "переворот назад" 1 – передняя большеберцовая правая; 2 – икроножная латеральная правая; 3 – икроножная медиальная правая; 4 – прямая бедра правая; 5 – передняя большеберцовая левая; 6 – икроножная латеральная левая; 7 – икроножная медиальная левая; 8 – прямая бедра левая; 9 – передняя часть дельтовидной правой; 10 – средняя часть дельтовидной правой; 11 – задняя часть дельтовидной правой; 12 – трехглавая плеча правая; 13 – передняя часть дельтовидной левой; 14 – средняя часть дельтовидной левой; 15 – задняя часть дельтовидной левой; 16 – трехглавая плеча левая
У всех исследуемых гимнастов амплитуда ЭМГ икроножной мышцы при выполнении переворота назад превышала значения электроактивности, зарегистрированной при максимальных произвольных мышечных сокращениях на динамометрическом комплексе. В процессе переворота амплитуда ЭМГ была на 61,2 % больше в сравнении с ее величиной в ходе максимального усилия на динамометре.
Обратная картина наблюдалась в исследованиях ЭМГ прямой мышцы бедра и трехглавой мышцы плеча. У подавляющего большинства испытуемых (80 %) наибольшая амплитуда электрической активности регистрировалась при максимальном произвольном сокращении прямой мышцы бедра в лабораторных условиях на динамометре. Анализ биоэлектрической активности трехглавой мышцы плеча позволил установить, что гимнасты более высокой квалификации при выполнении отталкивания руками в перевороте назад развивают меньшие усилия, чем при максимальном изометрическом и концентрическом сокращениях на динамометре.
В ходе анализа ЭМГ, зарегистрированных при выполнении сальто назад, выявлено, что в подготовительной фазе движения – приседании (интервал между маркерами 1–2), связанной с эксцентрическим сокращением мышц ног, уровень электрической активности в среднем составил 135 мкВ. В данной фазе происходит последовательная активация передней большеберцовой мышцы, затем одновременно камбаловидной и икроножных мышц и далее прямой и наружной широкой мышц бедра. В основной фазе (отталкивание ногами) происходит практически одновременное концентрическое сокращение мышц сгибателей голени и разгибателей бедра, достигающее значений ЭМГ, превышающих 300 мкВ. Активность мышц голени не прекращается до полного выпрямления ног и окончания контакта с опорой. Мышцы бедра проявляют пик активности в начале отталкивания, и длительность их активности составляет не более 0,1 с (рис. 9.2).
При сравнительном анализе электрической активности, зарегистрированной в естественных и лабораторных условиях исследования, установлено, что амплитуда ЭМГ мышц голени и наружной широкой мышцы бедра при выполнении отталкивания ногами в сальто назад с места превышает соответствующие значения ЭМГ мышц при выполнении максимальных произвольных изометрических и концентрических сокращений на комплексе В^ех (рис. 9.3, 9.4) При этом величина ЭМГ в процессе концентрических сокращений выше, чем в изометрических.
Рис. 9.2. Образец записи ЭМГ ведущих мышц при выполнении гимнастического элемента "сальто назад с места"
1 – передняя большеберцовая правая; 2 – камбаловидная правая; 3 – икроножная латеральная правая; 4 – икроножная медиальная правая; 5 – прямая бедра правая; 6 – наружная широкая бедра правая; 7 – прямая бедра правая; 8 – наружная широкая бедра левая; 9 – передняя большеберцовая левая; 10 – камбаловидная левая; 11 – икроножная латеральная левая; 12 – икроножная медиальная левая
Рис. 9.3. Электрическая активность мышц голени при выполнении сальто назад с места и максимального подошвенного сгибания стопы на комплексе Biodex
Рис. 9.4. Электрическая активность мышц бедра при выполнении сальто назад с места и максимального разгибания в коленном суставе на комплексе Biodeх
В то же время на рис. 9.4 можно наблюдать, что у прямой мышцы бедра зарегистрированы более высокие значения ЭМГ при изометрическом (314,16 мкВ) и концентрическом (304,5 мкВ) сокращениях по сравнению с ЭМГ, записанной при выполнении сальто назад (123,36 мкВ).
Результаты статистической обработки данных, полученных в ходе проведенных исследований, подтверждают наблюдавшуюся высокую вариативность ЭМГ, позволяют проследить определенные закономерности, выражающиеся в более высоких значениях ЭМГ мышц при концентрическом сокращении по сравнению с эксцентрическим и изометрическим (табл. 9.1).
Таблица 9.1
ЭМГ мышц нижних конечностей гимнастов при выполнении сальто назад с места и максимальных произвольных сокращениях исследуемых мышц на комплексе Biodex (мкВ).