Ловкость и технология формирования техники двигательного действия

– Схожесть характеристик позвоночника с эталоном во фронтальной, сагиттальной и горизонтальной плоскости в процентном отношении, определяемая по формуле (4);

– Подсчёт количества параметров осанки, относящихся к норме и к отклонениям.

В основе способа лежит методика перевода регистрируемых показателей в их качественные аналоги как соответствие измеряемого объекта некому эталону (образцу, стандарту), принятому экспертным обществом (или самим экспертом) за норму. Если раньше мы могли сравнивать только каждый показатель с нормируемыми данными и выводить своё заключение на основании общего анализа и статистических расчётов, что требует от исследователя высокого уровня профессионализма, то данный способ количественной оценки осанки решает важнейшую проблему – трансляции специфичных, узко профессиональных (медицинских, биомеханических) знаний в интегральные, которые могут быть понятны широкому кругу людей, занятых в социуме в иных сферах деятельности.

Разработанный способ оценки осанки будет понятен и менее подготовленному человеку (не только медицинскому работнику), так как по каждому показателю выводится вполне знакомая (традиционная в российской системе образования) оценка по пяти бальной шкале.

Проведённые исследования показали, что способ оценки осанки человека при ее измерении позволяет переводить регистрируемые значения трёхмерных деформаций позвоночника и осанки в основной стойке в качественные уровни, сопоставлять данные различных возрастных групп друг с другом, распределять обследуемых по функциональным группам [100].

С одной стороны, способ оценки осанки человека (как инструментарий обработки результатов измерения) позволил выявить, что значительная часть школьников, студентов имеют проблемы с правильным пространственным расположением позвоночника, плечевого и тазового пояса. Подтвердилась закономерность, что количество нарушений осанки увеличивается с возрастом. Выяснилось, что незначительное число студентов 19-летнего возраста, принявших участие в исследовании, имеют нормальный тип изгибов позвоночника (десятая часть). Остальные студенты имеют те или иные нарушения осанки либо в связи с низким уровнем двигательной активности, либо, наоборот, с повышенными нагрузками, не адаптированными к возможностям организма спортсмена.

Способ оценки осанки позволяет диагностировать ее и представлять осанку человека как результат его двигательного опыта и долговременных адаптационных реакций нервно-мышечной системы, что весьма актуально для контроля состояния спортсмена в многолетней и годичной подготовке. Этот способ позволяет отслеживать обнаруженные изменения пространственного положения позвоночника, обусловленные гипо- и гипер- тонусом скелетных околопозвоночных мышц туловища, которые влияют на уровень проявления рессорных функций позвоночника и снижают рекуперационные возможности позвоночника в двигательных действиях. Применение способа оценки осанки в мониторинге физического состояния позволяет отслеживать направленность происходящих изменений в организме человека. Применение способа оценки осанки позволило классифицировать естественные изгибы позвоночника в сагиттальной плоскости по пяти группам, т.е. дополнительно внести еще два класса к известным в науке трем – динамического, нормального и статического типов осанки.

Состояние осанки может свидетельствовать о наличии невыгодных условий для производства движений во внешнем пространстве и потенциально созданных дополнительных трудностей для успешного решения других двигательных задач на вышерасположенных уровнях нервной системы, например, в процессе спортивной тренировки.

В этой связи перспективными направлениями внедрения способа оценки осанки и изгибов позвоночника в практику физической культуры и спорта могут быть: обоснование модельных характеристик осанки у спортсменов (к) различных видов спорта на различных этапах спортивной подготовки; включение способа оценки осанки человека в число необходимых мероприятий в системе спортивного контроля, а также медицинского контроля при диспансеризации спортсменов.

Предложенные направления внедрения способа оценки осанки в практику физической культуры и спорта необходимы для того, чтобы спортивные педагоги, тренеры могли контролировать ход адаптации организма спортсмена на тренировочные нагрузки – если нагрузки адекватные, то и осанка у человека красивая и правильная. Опора на методологический подход к оценке осанки человека, сформулированный В. К. Бальсевичем и Л. П. Матвеевым, позволил автору предложить следующее определение осанки человека.

Осанка человека – это «запечатлённый» в физическом образе результат индивидуального двигательного опыта, который отображает итог деятельности нервной системы по приспособлению к нагрузкам в течение длительного времени. Нередко этот результат, отражённый во внешнем образе вертикальной позы, называют привычкой, т.е. говорят что осанка – это привычная поза, но использованный в исследовании подход позволяет нам охарактеризовать осанку человека как результат решения двигательных задач руброспинального уровня нервной системы.

2.2 Мышечный тонус – срочный результат деятельности руброспинального уровня нервной системы

Мышечный тонус – это длительное, как правило, низкоинтенсивное напряжение скелетных мышц, которое отличается малой утомляемостью и большой экономичностью [332]. Такое определение мышечного тонуса не отвечает на главный вопрос: «Какая двигательная задача решается мышечным тонусом в выполнении целостной двигательной функции»? Даже последующая характеристика важности мышечного тонуса в управлении движением даёт описание либо «результата» его функционирования – определяет положение тела и его звеньев относительно друг друга, необходимых для любого целевого движения, либо указываются на «процессуальные характеристики» возникающие в феномене мышечного тонуса, например, на физиологические параметры скелетных мышц, таких как начальная длина, упруго-вязкие и другие свойства, возникающие при создании необходимых для движения степеней свободы в сочленениях тела. Характеристика понятия мышечного тонуса через «результат-процессный» подход позволяет внешне описывать изучаемое явление, но не позволяет сконцентрироваться на ее решаемой двигательной задаче, сути явления, и таким образом приблизиться к целостности понимания роли мышечного тонуса во всей двигательной системе человека.

На отсутствие чёткого и однозначного определения тонуса мышц указывают M.L. Latash, V. M. Zatsiorsky (2016) [392, с. 85—86], «мышечный тонус является, возможно, одним из наиболее часто используемых и наименее определённым понятием в исследованиях движения, позы и двигательных расстройств», что вызывает много недоразумений в научной литературе и появление различных устройств, которые претендуют на объективную оценку мышечного тонуса. Они приводят определения мышечного тонуса из различных Словарей: «нормальная степень твёрдости или небольшое сокращение мышц в покое» [223], «непрерывное и пассивное частичное сокращение мышц, или сопротивление мышцы, возникающее при ее пассивном растяжении во время состояния покоя» [224; 354, с. 59—84], соотносят понятие мышечного тонуса с понятиями «состояния бдительности» и «устойчивого состояния». При определении мышечного тонуса, в первом случае, принято требовать от человека достижения полного покоя или расслабления мышцы, и в этом состоянии проводят диагностику движений исследуемой конечности, но не учитываются такие характеристики мышечной ткани как устойчивость к растяжению (жёсткость) и сопротивление к изменению скорости (демпфирование). Во втором случае приравнивают тонус мышц с исходным уровнем значений электромиографии в состоянии покоя, но этот случай тесно связан с умением человека расслабляться, что также накладывает определённые ограничения на его применение в практике. Третий, инструментальный, способ определения мышечного тонуса, M.L. Latash и V. M. Zatsiorsky считают наименее информативным из-за присутствия неучтённых факторов у разных людей (различие по количественному выражению значений подкожного слоя жира, особенностей электромагнитных свойств кожи) при измерении жёсткости мышечной ткани в точках (зонах) соприкосновения прибора с телом человека. Чаще всего в этих приборах измеряют сопротивление тканей при деформации, приложенные к поверхности части тела и измеряют кажущуюся жёсткость всех тканей, что определяется, в свою очередь, многочисленными факторами, связанными и не связанными с нервной регуляцией мышечного состояния [335, С. 95].

Своё понимание понятия «мышечный тонус» M.L. Latash, V. M. Zatsiorsky связывают с определением, предложенное Н. А. Бернштейном (1947), как адаптивную функцию нейромоторного аппарата, с настройкой и готовностью (учёта текущего состояния и возбудимости отдельных компонентов) нервно-мышечной системы в решении активных задач удержания ортостатической позы и задач движения. По их мнению, такое определение заслуживает внимания. Во-первых, это явно касается активной функции мышц. Во-вторых, это говорит о том, что оценка мышечного тонуса в состоянии покоя или отсутствия движений вряд ли заслуживает доверия [392, с. 96].

Что понимается под понятием «мышечный тонус» самим Н. А. Бернштейном (1947)? Он даёт такое определение: «Мы будем в дальнейшем изложении понимать под мышечным тонусом палеокинетический модус работы поперечно-полосатой мышцы, взятый в его целом, т.е. включающий в себя не только смещения механических параметров мышцы, но и все сдвиги, неразрывно связанные с этими смещениями согласно правилу параллелизма» [20, с. 93].

Как мы выяснили в 1 главе задачей двигательных центров руброспинального уровня нервной системы является решения уравнения с двумя значениями переменных – определения состояния мышцы и ее длины с целью создания необходимых механических усилий из-за постоянных изменений пассивной части опорно-двигательного аппарата относительно друг друга в пространстве во время движения и контроля физиологического, биохимического состояния внутренней среды скелетных мышц для процесса напряжений и релаксаций.

Многие исследователи приводили убедительные доказательства, как полезности, так и практической значимости учёта биомеханических показателей скелетных мышц, в основном, ведущих в том или ином спортивно-двигательном упражнении (действии). Измерение мышечного тонуса в большинстве случаев ограничивалось определением жёсткости [405; 211; 186; 246; 31 и др.].

Но здесь возникает противоречие – работы касались только его части, а не всех скелетных мышц, Николай Александрович Бернштейн говорил о реактивности целостного организма, о его подготовленности к принятию команд от центров управления. Для разрешения данного противоречия необходимо внести дополнительные условия, которые из-за своей явственности, почему-то не включались в решение задачи.

В научной литературе, посвящённой строению и функционированию позвоночника, сложилось мнение, что основной причиной уменьшения расстояния межпозвонкового сустава является способность пульпозного ядра под действием сил тяжести и при значительном давлении отдавать воду по узким каналам пластинки позвонка к центру тела позвонка, тем самым укорачиваться по своей длине. Для восстановления длины при отсутствии силы тяжести тела, находясь в горизонтальном положении, например, ночью, ядро забирает воду назад из позвонка, и диск приобретает свою исходную толщину. Adams и соавторы [346, с. 132; 347, с. 5] своими исследованиями молекулярного изменения протеогликанов в студенистом ядре и фиброзном кольце в онтогенезе человека пришли к выводу, что изменения высоты диска и расстояния между позвонками в течении дня зависит от содержания жидкости в ядре.

Общепризнанный факт о не сжимаемости жидкости и ее способности перемещаться под действием физических сил как-то не согласуется с причинностью изменения длины межпозвонкового расстояния. Так, по нашему мнению, основной причиной, увеличивающей исходную нагрузку на межпозвоночный диск, помимо сил тяжести и, как следствие, уменьшения жидкости в пульпозных ядрах позвоночника, является сила скелетных мышц, возникающая вследствие напряжения околопозвоночных мышц туловища.

Более поздние (2016 г.) публикации исследователей подтвердили точку зрения автора. Так группа немецких авторов, работающих в г. Берлин (Германия) и г. Монреаль (Канада), в своей статье «Review of the fluid flow within intervertebral discs – How could in vitro measurements replicate in vivo?» (Обзор потока жидкости в межпозвоночных дисках) опубликовала результаты исследования высоты межпозвонковых дисков, содержания жидкости в диске, измерения внутри дискового давления методом стадиометрии (stadiometry – определения расстояния объекта на основе его изображения) на основе магнитно-резонансной томографии в естественных и лабораторных условиях. Они показали, что объем межпозвонкового диска, содержание жидкости и его давление в диске, высота диска в большой степени изменяются в зависимости от внешней нагрузки [408].

Так как позвоночник является упругой системой соединённых между собой тел позвонков, то эта система не может не отреагировать на внешние силовые воздействия. В данном случае, под внешними воздействиями понимается напряжение скелетных мышц позвоночника, которое приводит к изменению длины этих самых мышц. На это указывает и сам Н. А. Бернштейн: «…напряжение мышцы есть величина, определяющаяся уравнением с двумя неизвестными; оно зависит: 1) от физиологического состояния мышцы (того, что можно назвать механической мерой её возбуждения) и 2) от её наличной длины (и ещё скорости деформации)» [20, с. 92].

На скелетных мышцах конечностей данное состояние (напряжение скелетных мышц) антропометрически практически никак не отражается (за исключением изменения угла в суставах в расслабленном состоянии руки или ноги), но на длине позвоночного столба – не может не сказаться. Общепризнанный факт, что к вечеру человек меньше по длине (ниже по росту) чем утром. И приводятся различные аргументы – усталость, уменьшение (по толщине) межпозвоночного диска, снижение воды в пульпозном ядре диска и т. д. Практически указываются не на причины, а на следствия произведённых реакций организма.

Таким образом, колебания длины тела в вертикальной позе есть не что иное, как адаптивные изменения нервно-мышечной системы, а сам «мышечный тонус» есть результат деятельности руброспинального уровня нервной системы, обеспечивающий реализацию процессов сокращений и релаксаций скелетных мышц.

2.2.1 Вертикальные колебания длины тела человека

Мышечный тонус отражает определённую степень наблюдаемого в норме напряжения мышц, который поддерживается рефлекторно. Сознательное (активное) напряжение и расслабление околопозвоночных мышц туловища приводит к изменению длины тела человека в двух состояниях – напряжённом, вытянувшись вверх головой и в расслабленном.

На рисунке 9 представлены типичные трансформации изгибов позвоночного столба при измерении роста в исследуемых двух состояниях – максимально расслабленном и максимально вытянувшись головой вверх (собственные исследования). Расчёт индекса Дельмаса [150] показал, что в шейном отделе позвоночника он увеличился на 4,34 пункта и достиг значения 97,71%; грудном – на 0,76 (стал 98,43%); поясничном – на 1,25 (стал 99,26%). А в целом индекс Дельмаса в «спокойном» состоянии был 96,35 пункта, в «напряжённом» – 98,46%. Разница длины тела стоя (роста) между измерением в расслабленном и вытянувшись вверх равнялась 1,4 см.

Наглядная демонстрация сознательного изменения изгибов позвоночного столба и указания на разницу длины тела стоя позволяет нам в дальнейшем сосредоточить своё внимание на закономерности срочных реакций нервно-мышечной системы человека, приводящих к изменению разности длины тела стоя в двух измеряемых состояниях.

Здоровый человек, находящийся в функциональном оптимальном состоянии, способен в вертикальной стойке расслабить короткие околопозвоночные мышцы туловища, что приводит к увеличению естественных изгибов позвоночника, и тем самым уменьшить численную величину своего роста (длины тела стоя).

Рисунок 9 – Изгибы позвоночника здорового студента 19 летнего возраста в сагиттальной плоскости, измеренных на оборудовании «МБН-Сканер» в двух состояниях – расслабленном (слева) и вытянувшись вверх (справа)

В результате острого или хронического заболевания, усталости, физического напряжения или перенапряжения функциональное состояние человека значительно ухудшается, и его способность сознательно уменьшать свой рост нарушается. В утомлённой мышце уменьшается возбудимость (порог раздражения повышается), удлиняется скрытый период (отрезок времени от момента начала раздражения мышцы до момента начала сокращения), увеличивается вязкость [300 и др.]. Известно, что при резко выраженном утомлении развивается длительное укорочение мышц, их неспособность к полному расслаблению (контрактура). При утомлённом состоянии короткие мышцы, например, межостистые мышцы, mm. interspinales, проявляет большую силу напряжения, что уменьшает длину между остистыми отростками позвонков (в основном в грудном и поясничном отделах позвоночника) и уменьшении в размерах толщины межпозвонкового диска.

При хроническом повышенном мышечном тонусе, приводящим к уменьшению кривизны естественных лордозов и кифозов позвоночника, сила мышц, окружающих позвоночник, уменьшается [350, с. 98—102].

Основным механизмом увеличения длины тела человека, при измерении стоя, вытягиваясь головой вверх, является сокращение мышц, окружающих позвоночник. Kapandji A.I. в своей работе указывает, что уплощение позвоночных изгибов, называемое «стеничным», берет своё начало на уровне таза. Сокращение околопозвоночных мышц осуществляет тягу верхних поясничных позвонков назад, уплощение грудного кифоза – при действии задних мышц туловища. Похожим образом происходит уплощение шейного лордоза при действии околопозвоночных мышц. В целом при уплощении изгибов позвоночника происходит удлинение позвоночника и незначительно увеличивается индекс Дельмаса [150, с.130]. Сокращение околопозвоночных мышц среднего и поверхностного слоя осуществляет тягу верхних поясничных позвонков назад, уплощение грудного кифоза – при действии задних мышц туловища. Похожим образом происходит уплощение шейного лордоза при действии околопозвоночных мышц. Значительное увеличение длины позвоночника до 5 см и более возможно лишь при сокращении крупных и средних мышц спины: трапециевидной и широчайшей, квадратной мышцей поясницы и поясничной мышцей, ременной мышцы головы, ременной мышцы шеи, мышцы, поднимающей лопатку, малой и большой ромбовидной мышцы, верхней и нижней задней зубчатой мышцы [150, с. 112—114; 344, с. 33—34].

Сокращения среднего и поверхностного слоя мышц туловища приводят к выпрямлению позвоночного столба. Значительное увеличение длины позвоночника возможно лишь при сокращении крупных и средних мышц спины. Анатомически – это промежуточный и поверхностный слой [344]. При физическом утомлении, развиваемая сила при сокращении крупных и средних мышц туловища, не максимально, а лишь частично удлиняет позвоночник.

Среднее, обычное, значение привычного положения длины тела стоя (роста) человека может отражать текущее положение кумулятивных процессов адаптации организма к внешним и внутренним физическим воздействиям среды, результирующим результатом которого является осанка человека со всеми присущими ему индивидуальными оттенками.

Мы получаем как минимум два значения длины тела человека, в положении стоя, которые характеризуют минимальные и максимальные естественные изгибы позвоночника – в состоянии, вытянувшись вверх головой (обеспечивается тонусом поверхностного и среднего слоя мышц туловища) и в расслабленном состоянии (определяется тонусом коротких околопозвоночных мышц туловища).

Значит, измеряя разницу длины тела человека стоя в двух предложенных состояниях, мы фактически можем получить численные значения мышечного тонуса околопозвоночных мышц туловища у человека как отражение решения двигательных задач руброспинального уровня нервной системы. Данный результат отражает всю совокупность явлений гибкого и пластичного реагирования возбудимости мышечного массива в условиях работы целостного организма, снимает возникающие противоречия в понимании содержания «мышечного тонуса» как активной и адаптивной функции нервно-мышечной системы, так как это не только состояние жёсткости в покое и в условиях расслабленности отдельных мышц.