Ф.И.О
Название организации
E-mail
Телефон
Интересующее оборудование
Дополнительно
Ф.И.О
Название организации
E-mail
Телефон
Интересующее оборудование
Дополнительно
Ф.И.О
E-mail
Интересующее оборудование
Медицинское оборудование компании Гимна Юнифи
Отправить запрос

ВЛИЯНИЕ WHOLE BODY VIBRATION (ВИБРАЦИЙ ВСЕГО ТЕЛА) НА МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ (СВОЙСТВА) СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЫ.

Bosco C. 1,2,3, M. Cardinale, 4, R. Colli 5, J. Tihanyi 3, S.P. von Duvillard 6, A. Viru 7

1.Университет г. Рим Vergata, Fondazione «Don Gnocchi», Рим, Италия
2 Отделение биологии физ. активности, University of Jyvaskyla, Финляндия
3 Отделение биомеханики, Венгерский Университет физ. активности, Будапешт, Венгрия
4 Центр изучения и исследований, Italian Handball Federation
5 Центр изучения и исследований Italian Cycling Federation
6 Отделение HPER, Университет Северной Дакоты, Гранд Форкс, США 
7 Биологический Институт физических упражнений, Университет г. Тарту, Эстония

Ключевые слова: вибрация, мышечаня механика, мышечная сила

Направляйте свои письма по адресу:
Carmelo Bosco Ph.D.
C /o Societa Stampa Sportiva
Via G.Guinizzelli,56
00152 Roma,Italy
Phone+39335283024;+393482680265
Fax: + 39 6 5806526
E-mail: C.Bosco@ Quipo.it

 

РЕЗЮМЕ
Целью данной работы было исследование вибрации всего тела (WBV) на механическое поведение (свойства) скелетных мышц человека. С этой целью 14 физически здоровых и активных человек были отобраны и произвольно поделены на экспериментальную группу (ЭГ) и контрольную группу (КГ). Членов ЭГ лечили 10 дней при помощи 5 сеансов вертикальной синусоидальной вибрации, длящихся каждый до 2х минут общим объёмом 10 минут в день. Участников КГ группы просили поддерживать нормальную (обычную) активность, избегать прыжков и силовых тернировок, а в начале и в конце лечения их тестировали при помощи прыжков на платформе с сопротивлением. Результаты показали отчётливое и статистически значимое увеличение в ЭГ высоты лучших прыжков (1,6%, Р<0,01), механическую силу лучшего прыжка (3,3%, Р<0,5) и среднюю высоту прыжка за 5 сек. Cj (непрерывных прыжков) (12%, Р<0,01). И напротив, никаких статистически значимых показателей не наблюдалось в КГ. Следовательно, было предположено, что воздействие лечения вибрацией всего тела вызывает быструю биологическую адаптацию, связанную с нейропотенциалом.

ВВЕДЕНИЕ.
|Адаптация к стимулу от физической тренировки связана с модификацией, вызванной повтором ежедневных физических упражнений, которые специфичны для осуществляемых движений [12]. Реакция на силовую тренировку, как оказалось, опосредована как неврогенными, так и миогенными (мышечными) факторами [22]. Первая фаза адаптации характеризуется улучшением нейрофакторов, в то время как миогенные факторы становятся более значимыми по мере продолжения адаптации более нескольких месяцев (например[20]). Увеличение показателя взрывной силы (например, способностей к прыжкам) и соответствующие биологические адаптации к специфическому стимулу на физические упражнения всё ещё не совсем ясны. Тяжесть обычно обеспечивает основную долю механического стимула, отвечающего за развитие структуры мышц в каждодневной жизни и во время физических тренировок. Следует помнить, что специфические программы тренировки силы и взрывной силы основаны на физических упражнениях, выполняемых с быстрым и резким (сильным) изменением гравитационного ускорения (увеличения тяжести) [8]. В связи с этим использовалось моделирование условий повышенной тяжести (ношение жилетов и дополнительные грузы) для увеличения взрывной мышечной силы человека [5,6]. С другой стороны, изменение гравитационных условий [условий использования тяжестей] может быть также вызвано механическими вибрациями, применяемыми на всё тело. Таким образом, в свете вышеперечисленных наблюдений было предположено, что применение вибраций всего тела физически активным людям может влиять на механические свойства мышц-разгибателей ног.

МЕТОДЫ
В исследовании принимало добровольное участие 14 человек; они были физически активны и занимались в спортивных командах по программам тренировок 3 раза в неделю. Участники не были задействованы в тренировках силы и взрывной силы, но регулярно принимали участие в тактических и технических тренировочных программах в соответствии с практикой тренировки по данной спортивной дисциплине (гандбол и водное поло). Они были поровну разделены на 2 группы – экспериментальную (ЭГ) и контрольную (КГ). Каждый участник был ознакомлен и проинструктирован в соответствии с протоколом исследования и подписал согласие, одобренное комитетом по этике итальянского общества спортивных наук, на участие в эксперименте. Участники с имеющимися в анамнезе переломами или повреждениями костей были исключены из исследования, как и те, кто не достиг взрослого возраста. В табл. 1 представлены физические характеристики участников.

Процедуры: антропометрические измерения (рост и вес) записывались вместе с возрастом участников. Вслед за этой фазой выполнялась 10 мин. Разминка, состоящая из катания на велотренажёре в течение 5 мин. со скоростью 25 км/ч на велосипедном эргометре (Newform s.p.a., Ascoli Piceno, Italy), и  5 мин. растяжение четырёхглавой и трёхглавой мышц икры. После разминки участники выполняли следующие упражнения на прыжки: прыжки с движениями и подсчётом (CMJ) и 5 сек. непрерывных прыжков (5с Cj). Время в «подскоке» (tf) и контактное время (tc) [т.е. соприкосновения с поверхностью, от которой производился прыжок] каждого единичного прыжка записывались (фиксировались) на платформе с сопротивлением [4], присоединённый к цифровому таймеру (точность ± 0,001 c) (Ergojump, Psion XP, MA.GI.CA Rome, Italy). Во избежание не поддающейся измерению работы, горизонтальные и боковые перемещения были сведены к минимуму, руки с грузом находились на бёдрах над платформой (высота в метрах); измерения производились от времени в подскоке (tf в секундах) с применением законов баллистики:

h = tf2 • g • 8-1 (м)                               (1)

где g – ускорение (усиление) тяжести (9,81 м/сек-2). Во время упражнения на непрерывные прыжки участники должны были делать максимальные усилия в прыжках, сводя до минимума смещение угла колена во время приземления. Из записей tf и tc подсчитывались средняя механическая сила (АР), средний подъём центра тяжести (АН) для всего 5-и секундного времени непрерывных прыжков. Из всех 5-и сек. непрерывных прыжков выбирался лучший результат и подсчитывались максимальная механическая сила (PBJ) и наибольлший подъём центра тяжести (HBJ) при помощи уравнения, выведенного Bosco и др. [4]:

AP = Tf • Tt • 24,06 · (Tc)-1  (W • кг bm-1)          (2)

где Р это механическая сила на килограмм массы тела, Tf – сумма всех показателей времени в подскоке,Tt — общее рабочее время (5 сек), Tc – сумма всех показателей контактного времени приземления. Средняя высота во время 5сек. непрерывных прыжков и HBJ рассчитывались при помощи формулы 1.

Воспроизводимость измерений:

Воспроизводимость теста на механическую силу (5 сек.CJ) и CMJ была высокой, соответственно r (соответствие)=, 95 и r=,90 [4,27].

Статистические методы: применяемые традиционные статистические методы включали среднюю, стандартную девиацию и парный t-тест Студента  (Student’s t-test). Уровень статистической значимости был установлен на р<0,5.

Лечебные процедуры:

Все участники подверглись вертикальной синусоидной вибрации всего тела (WBV) с использованием приспособления, названного GALiLEO 2000 (Novotec, Pforzheim, tiermany). Частота вибраций, применяемая в исследовании, была установлена на 26 Гц (смещение = 10 мм, ускорение = 27 м/сек-2). Участники подверглись воздействию 5 раз в течение 90 сек с 40 сек перерывом между каждым сеансом. Эта процедура повторялась 10 дней, каждый день по 5 сек прибавлялось к каждому сеансу до общего уровня 2 мин на занимаемое участником положение. Через 10 дней участники обеих групп ещё раз тестировались, и данные анализировались статистически.

Тип применяемого лечения.
Первое применение вибрации выполнялось в положении стоя, пальцы ног находились на виброплатформе. Второе применение вибраций выполнялось, когда участник эксперимента находился в полусогнутом состоянии. Третье применение вибраций осуществлялось когда ступни с внешней стороны находились в ротационном положении на виброплатформе. Угол сгибания колена был предопределён на уровне сгибания 90°. Четвёртое применение вибраций проводилось, когда испытуемые находились в положении стоя на ноге с правой стороны виброплатформы с углом сгибания колена 90°. Последнее, пятое применение вибраций осуществлялось, когда испытуемые находились в положении стоя на другой ноге с левой стороны виброплатформы с углом сгибания колена  90°. Во время 4-ой и 5-ой процедур испытуемым разрешалось балансировать себя с помощью поручня находящегося над платформой. Во время всех лечебных процедур испытуемые были обуты в гимнастическую обувь во избежание возникновения синяков. Группу ЭГ тестировали при помощи WBV в течение 10 дней, группу КГ не тестировали во время эксперимента, участников этой группы просили поддерживать свою обычную активность. Процедуры тестирования назначались в начале и в конце экспериментов как для группы ЭГ, так и для группы КГ.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Примерно через 2 недели программы механических и тактических тренировок, испытуемые КГ, как и ожидалось, не выказали никаких изменений в каких-либо механических или антропометрических исследуемых параметрах (Р<0,5). Высота прыжка в CMJ осталась той же самой в ЭГ через 10 дней WBV (табл.2). И наоборот, такое лечение выраженное и статистически значимое (Р<0,5) увеличение HBJ (рис.1) и PBJ (рис.2). Кроме того, средняя высота во время 5сек – CJ также улучшилась в группе ЭГ, показав статистически значимое отличие (Р<0,01) (табл.2). С другой стороны, средняя сила, развивающаяся во время 5сек CJ, не выказала статистически значимых изменений после лечения (табл.2).

ОБСУЖДЕНИЕ.
Как и ожидалось, программа регулярных тактических и механических тренировок менее 2х недель не вызвала никаких изменений механических свойств и антропометрических параметров в КГ. Это не удивительно, так как никаких изменений в выполнении прыжков не было отмечено также и через 4 недели физически активных испытуемых [14], или у волейболистов [2]. И напротив, значительное улучшение изучаемых нейромышечных характеристик наблюдалось после воздействия WBV в группе ЭГ. Значительное увеличение параметров отмечалось в HBJ (рис.1), PBJ (рис2) и средней высоте прыжка во время 5сек CJ. Следует помнить, что во время теста на непрерывные прыжки [4] средняя высота прыжка имела более высокую значимость и чувствительность, чем АР у атлетов разных специальностей [28] или при выполнении эффекта креатинового дополнения [9]. Кроме того, никаких изменений CMJ не наблюдалось после воздействия вибрацией в группе ЭГ. Очевидно, что результаты являются спорными и противоречивыми. Однако, разумное объяснение можно найти при анализе механических свойств мышц ноги во время  CMJ и 5сек CJ. Действительно, для обоих упражнений характерен так -называемый цикл «вытяжение – сокращения» (SSC). Это значит, что до концентрической работы (фаза запуска) разгибающие мышцы ноги активно вытянуты (эксцентрическая фаза) в обоих упражнениях. Тем не менее, нейромышечная активизация при CMJ отличается от таковой при 5сек CJ. CMJ характеризуется смещением под большим углом и низкой скоростью вытяжения (3-6 рад.•s-l) [3], тогда как 5сек CJ выполняются с быстрой скоростью вытяжения (10-12 рад.•s-l) и при небольшом изменении угла  [7].

Это значит, что при 5сек CJ разгибающие мышцы ноги подвержены быстрому вытяжению, которое может вызвать скрытно протекающий процесс запуска динамического реагирования, увеличивающий первичный афферентный вопрос. Это положение поддерживается исследованиями Bosco и др. [3], которые показали, что во время эксцентрической фазы единичных прыжковых упражнений (подобно  5сек CJ) активность EMG была высокой, и сравнивалась с максимальными концентрическими исходными движениями. Таким образом, существует возможность повышенного нейропотенциала либо через спинальный, либо через кортикальный рефлекс. С другой стороны, вполне вероятно, что CMJ не является подходящим видом активности для вызывания рефлекса вытяжения, так как высокая активность EMG не фиксировалась во время фазы вытяжения (например, [3]).

Основываясь на всех этих умозаключениях, вполне вероятно, что эффект лечения WBV вызывает биологическую адаптацию, связанную с нейропотенциалом. Таки образом, можно оспаривать тот факт, что биологический механизм вызванный лечением вибрацией, подобен эффекту, вызываемому тренировкой взрывной силы (прыжки и скачки). В действительности, это предположение согласуется со знаниями о том, что главным образом специфические компоненты нейрона и его проприоцептивный механизм обратного питания (отдачи, реакции) является первыми структурами, на которые влияет специфическая тренировка [2,14].

Тренировка с большими нагрузками для вытяжения может улучшить потенциал рефлекса вытяжения и повысить порог истощения сухожильных органов аппарата Гольджи (GTO). Этот потенциал в дальнейшем непременно увеличит возможность задействовать большее количество единиц (структур) движения во время эксцентрической фазы [2]. Кроме того, существует несколько путей, при которых тренировка взрывной силы может повлиять на нейроактивацию, например, за счёт увеличения синхронизационной активности единиц движения [21]. Нельзя также исключать улучшение мышц-синергистов, параллельно участвующих в сокращении, и повышенного торможения мышц-антагонистов. В любом случае, каков бы ни был внутренний механизм, увеличивающий нейромышечную активность после специфической тренировки взрывной силы, вполне вероятно, что лечение путём вибраций непременно усилит механизм «обратного питании» проприоцепторов, так как он полностью задействован и активирован во время 5сек CJ упражнений, будучи увеличенным после WBV. С другой стороны, недостаточность изменений, наблюдаемых во время GMJ теста и после лечения WBV предполагает, что механизм «обратного питания» проприорецепторов не сильно задействован при CMJ. В действительности на это упражнение сильно воздействует способность к произвольным сокращениям и тип состава волокон разгибательных мышц ноги [1]. Однако, нет сомнений, что рефлекс вытяжения играет важную роль в регуляции негибкости  (ригидности) мышц (IS), и в том, что веретенообразные мышечные волокна и GTO активно функционируют в регуляции длины мышц и напряжения [16].  Следовательно, можно предположить, что лечение WBV может влиять отрицательно на нейромышечные функции и свойства, регулирующие мышечную ригидность посредством регуляции длины и напряжения. Во время вибрации тело и скелетные мышцы претерпевают незначительные изменения в длине мышц. Облегчение возбуждения спинального рефлекса вызывалось через вибрацию четырёхглавой мышцы [11]. Идея о том, что вибрация может вызвать возбуждение кровотока через короткие веретенообразные волокна – соединения двигательных нейронов (мотонейронов) в общем притоке мотонейронов, была также предложена Лебедевым и Peliaksv [IX], указывающими на такую возможность. Было также показано, что вибрация даёт возможность альфа-мотонейронам проходить через петлю, продуцируя силу без понижения скорости движения [25]. Burke и др. [101] предположили, что рефлекс вибрации действует главным образом предоминантно  или только лишь  на альфа-мотонейроны, и что он не использует те же самые, что и возникающие в кортикальном отделе, эфферентные пути, как это происходит во время произвольных сокращений. Кроме того, результаты Kasai и др. [17] свидетельствуют о том, что вызванная вибрацией активация рецепторов веретенообразных мышечных волокон происходит не только в той мышце, где применяется вибрация, но и в близлежащих мышцах. Механическая вибрация (10-200 Гц), применяемая на мышцу живота или на сухожилие, может вызвать рефлекторное мышечное сокращение (например, [13]). Такая реакция была названа тоническим вибрационным рефлексом (TVR). Неизвестно, может ли она быть вызвана низкой частотой WBV (1-30 Гц), хотя и предполагалось, что такое возможно [26].

И наконец, следует помнить, что не только нервная ткань, но также и мышечная ткань могут подвергаться воздействию вибрации [23]. В действительности, подверженность вибрации по 5 часов ежедневно в течение 2х дней на 2х различных частотах вполне достаточна, чтобы вызвать увеличение «медленных» и «быстрых» волокон у крыс [24].

В данном исследовании не было продемонстрировано никаких нейрогенных потенциалов или изменений в морфологической структуре мышц, так как не выполнялись ни EMG записи, ни сбор образцов биопсии мышц. Однако, повышение механических свойств во время 5сек CJ заставляет с долей уверенности полагать, что нейрогенная адаптация возникала как ответная реакция на процедуру вибрации. Даже если внутренний механизм адаптационного отклика нейромышечных функций на WBV невозможно было объяснить, оказывалось, что эффективность стимула имеет относительно ощутимое значение. Ответная реакция (адаптационный отклик) скелетных мышц человека на воспроизведённые действия повышенной тяжести (1.1g), применённые только в течение 3х недель, вызвал резкое увеличение нейромышечных функций разгибательных мышц ноги [6]. Постоянная центрифугальная сила (2g) в течение 3х месяцев [19] вызвала изменение типа мышечных волокон. В данном эксперименте общая продолжительность применения WBV была не очень большой (только 100 мин.), изменение гравитационного поля было достаточно умеренным (2,7 g). Эквивалентная продолжительность и интенсивность тренировочного стимула может быть достигнута только при выполнении 200 единичных прыжков от 60 см 2 раза в неделю в течение 12 месяцев. В действительности, время, затрачиваемое на каждый единичный прыжок, менее 200мсек, и развиваемое ускорение едва ли может достигать 27g [8]. Это значит, что придётся стимулировать мышцы в течение 2 мин в неделю, чтобы получить общее количество за год 108 мин, что почти равно общему времени вибрации, применённой испытуемым группы ЭГ.