скачать книгу бесплатно
Таким образом, существует вариант «компрессионного» распределения мышечного тонуса посредством ШТР. Заметим, что это весьма типичный для спорта случай, особенно характерный для рабочих положений со свойственной им преобладающей осанкой, требующей универсализма всех фоновых действий.
Ограничивающий режим. Наконец, эффекты, связанные с ШТР, могут использоваться не только для стимуляции тех или иных мышечных групп, занятых в работе, но и в целях сдерживания действия мышц, если это важно при обучении движению и исполнении упражнения.
Рис. 3.6. «Ограничивающий режим» действия ШТР.
На рис. 3.6 показан момент перехода в полет при исполнении «затяжного» сальто назад. Особенность этого упражнения – в намеренном снижении активности вращения тела в полете, когда прыгун до возможного предела оттягивает по времени визуальный эффект сальто (собственно переворота через голову) и форсирует его лишь в самый последний, «критический» момент полета за счет плотного группирования. В данном случае ограничение «крутки» с самого начала упражнения задается преднамеренной установкой на ослабленное разгибание тела еще во время отталкивания от опоры, чему содействует некоторый наклон головы на грудь. Этот последний режим распределения тонуса может быть назван «ограничивающим». По смыслу он противоположен всем предыдущим режимам и вместе с ними может становиться фактором рационального управления двигательными действиями при обучении.
Приведенные выше режимы распределения тонуса за счет эффекта ШТР описаны применительно к отдельным фазам сложных движений или к целостным статическим упражнениям. Однако в реальности многие спортивные упражнения представляют собой сложную координационную структуру, построение которой не всегда может быть обеспечено установкой на какой-либо один, избранный эффект ШТР.
Типичны случаи, когда помимо установки на наиболее рациональную рабочую осанку, создающую благоприятный биомеханический, тактико-технический фон, удобный для освоения и исполнения целой категории или вообще всех двигательных действий, упражнений, приемов в данном виде спорта, используются переключения. Это позволяет весьма эффективно исполнять наиболее важные (например, нападающие) или технически критические действия, при которых требуется повышенная мобилизация двигательных ресурсов. Именно в этих фазах упражнения особенно важную роль играет верное применение технических приемов, основанных на использовании ШТР. Так, борец во время броска через спину, требующего мгновенной мобилизации мышц-разгибателей, начинает его с резким наклоном головы назад, но вновь меняет ее положение после поворота. Штангист, выполняющий при рывке тягу из подседа (когда необходима предельно мощная работа разгибателей ног и спины), действует в положении с сильно приподнятой головой, а после ускорения движения и поднятия веса выше уровня плечевой оси, быстро переводит голову вперед, на грудь, содействуя тем самым действию сгибателей плеча, играющих в этой фазе решающую роль в подъеме штанги. Гимнаст, выполняющий акробатический переворот назад (рис. 2.4, а), в первой его части, связанной с прогибанием тела, наклоняет голову назад, а во второй части упражнения, требующей сгибания тела, «убирает» ее между руками.
Эффекты ШТР в обучении. Приведенные примеры резкой перестройки осанки за счет изменения положения головы характерны и особенно важны при обучении движению (Н. П. Моисеев, 1977). В дальнейшем же, по мере совершенствования движения и повышения уровня мастерства, спортсмен находит, как правило, наиболее рациональную меру применения приемов такого типа, используя их, по преимуществу, лишь в движениях, требующих предельной мобилизации ресурсов.
Таким образом, правильный выбор установки головы (включая изменение этой установки по ходу движения с учетом как тонических эффектов, так и особенностей ориентации в пространстве) играет существенную роль. Это особенно важно учитывать в начальных фазах обучения упражнениям. Нередко одно только указание на изменение или уточнение положения головы позволяет избавиться от грубой ошибки и выстроить верное движение.
Рис. 3.7. Применение эффекта ШТР при обучении.
На рис. 3.7 изображен типичный пример из сферы акробатики. Осваивая сальто вперед с разбега, новичок часто стремится форсировать события, торопясь перейти в группированное положение и согнуться. Спортсмену кажется, что сальто, которое должно выполняться в группировке, от этого выиграет (а). Как следствие, еще при отталкивании он наклоняет голову вперед и, действительно, сгибается, получая в результате бесперспективное движение с ускоренным вращением, но очень низкое и краткое по времени. Чтобы исправить эту ошибку, иногда бывает достаточно одного указания на изменение положения головы, которая должна быть и в наскоке, и в отталкивании расположена прямо (б), а «на грудь» берется только после отчетливо осознанного и действительно произошедшего перехода в полет.
В процессе дальнейшего освоения и совершенствования движения роль указаний на эффекты ШТР снижается. Наиболее опытные спортсмены могут действовать в этом смысле достаточно непринужденно, по желанию выдвигая на передний план потребности ориентировки в пространстве, стилевые особенности манеры исполнения и др. (хотя такие произвольные отклонения от биомеханически рациональной осанки в той или иной степени всегда повышают напряженность выполнения двигательного действия). В этом смысле тезис о «подавлении» ШТР сознанием как бы находит свое прямое подтверждение. Однако это вовсе не означает снижения роли ШТР в построении обучения, когда очень важны естественные закономерности формирования ДД, в том числе закономерности возникновения непроизвольных двигательных действий.
Особенно важна роль указаний на эффект ШТР при формировании двигательных представлений, в том числе связанных с ошибками. Последнее относится и к неверно заученным двигательным навыкам. Поэтому, анализируя особенности осанки, установки головы в практике, нельзя прямолинейно ссылаться на опыт мастеров: то, что весьма уместно в процессе обучения, не всегда может быть необходимо в дальнейшем. И наоборот: то, что со временем становится признаком индивидуального исполнения движения, пусть даже самого виртуозного, вовсе не обязательно должно служить образцом для подражания.
3.1.3. Условные рефлексы
Условные рефлексы не являются врожденными и приобретаются в процессе жизнедеятельности человека. В отличие от безусловных, они не отличаются выраженной устойчивостью, носят индивидуальный характер и не имеют определенного рецептивного поля. У человека и высших животных они осуществляются при обязательном участии коры больших полушарий.
Натуральный условный рефлекс может служить простейшим примером условного рефлекса, «срабатывающим» на раздражители типа вид или запах пищи, и т. п. Эффект таких натуральных условно-рефлекторных связей может существенно сказываться и на деятельности спортсмена. Например, внешние раздражители, не всегда осознаваемые, но регулярно сопровождающие учебно-тренировочную работу, такие, как антураж тренировочного зала, включающий в себя звуковой фон, освещение, даже запах и т.п., могут влиять не только на психику, но и на физическое состояние спортсмена, его мышечный тонус.
Следовые условные рефлексы действуют на определенном временном расстоянии от раздражителя. Например, следовое возбуждение, вызванное окончанием одного упражнения, может служить рефлекторным сигналом для перехода к следующему. В определенных условиях следовые рефлексы играют также тормозную роль, когда переход к очередному действию (например, психологически или физически трудному, болезненному упражнению) требует сильной волевой мобилизации и подавления уже сформировавшихся условно-рефлекторных связей.
Торможение рефлексов – это явление, связанное с двумя видами угнетения рефлекторных процессов: безусловным (внешним) и условным (внутренним).
Безусловное торможение, как и одноименный рефлекс – врожденный механизм. Столь характерные для учебно-тренировочного процесса и соревнований внешние помехи, неудачи исполнения, особенно если упражнение достаточно сложно для спортсмена и не опирается на прочный двигательный навык (т.е. находится еще в процессе освоения и совершенствования), могут привести к торможению и дальнейшему, все более прогрессирующему нарушению двигательных действий из-за неадекватной координации, «зажатости», утраты уверенности в действиях и других аналогичных причин.
В самых неблагоприятных случаях развивается форма запредельного торможения, являющаяся реакцией на очень сильные или длительные и устойчивые раздражители. Она играет роль защитного механизма, как бы ограждающего нервную систему спортсмена от истощения при попытке исполнения физических упражнений, вызывающих сильные боли, психологический дискомфорт и т. д. В этом случае могут наблюдаться особо неадекватные действия («заскоки») или отказ от исполнения упражнения. Чтобы преодолеть подобные затруднения, требуется создание специальных охранительных условий, при которых исключается или существенно ослабляется, в первую очередь, сам раздражитель, вызывавший торможение, который должен быть точно определен при анализе ситуации и «анамнезе». Последнее весьма важно, так как затруднения с исполнением упражнения часто объясняются причинами, не лежащими на поверхности и связанными с психикой спортсмена, в том числе с бессознательными реакциями на раздражитель.
Условное торможение может быть вызвано сигналами, близкими по форме к ранее имевшему место раздражителю. Связанное с этим явление было названо И. П. Павловым генерализацией. В частности, исполнение упражнения в условиях, напоминающих спортсмену о ранее перенесенных неприятных ощущениях, сбоях, может привести к новому непроизвольному нарушению двигательных действий, снижению эффективности работы.
Таким образом, обе формы торможения – безусловное и условное – могут быть связанными: безусловное торможение, возникающее при определенных, сопутствующих ему устойчивых раздражителях (не обязательно связанных с упражнением, но ставших сопутствующим условием работы), может вызываться внешними условными раздражителями.
Угасательное торможение – явление, обратное по смыслу возникновению и закреплению условно-рефлекторных связей, наиболее характерная форма динамики условно-рефлекторных связей, свойственная занятиям физическими упражнениями.
Одним из основных принципов обучения упражнениям является, как известно, достижение прочности двигательного навыка, а устойчивость связанных с этим рефлекторных связей находится в прямой зависимости от их подкрепления посредством систематического, регулярного возобновления условий, при которых раздражитель вызывает нужную реакцию. Проще говоря, благодаря моторному обучению и тренировке.
В свою очередь, угасательным торможением обусловливается падение уровня владения двигательным навыком при детренирующем режиме, как и снижение показателей физической подготовки, психомоторики, психологической готовности к работе. Отметим, что ослабление условно-рефлекторных связей, сопровождающее угасательное торможение, может служить и благоприятным фоном для коррекции двигательного навыка, исправления «заученных» ошибок исполнения.
3.2. РАБОТА МЫШЦ
3.2.1. Общие закономерности
Работа мышечного аппарата определяется целым рядом физиологических факторов и признаков, которые необходимо учитывать при анализе и освоении спортивных упражнений. Прежде всего, это касается закономерных связей, существующих между основными характеристиками действующей мышцы, таких как:
– скорость возбуждения мышцы;
– степень возбуждения мышцы и, как следствие, уровень ее напряжения/расслабления;
– рабочая длина мышцы;
– направление и скорость изменения длины мышцы;
– величина внешнего сопротивления, нагрузки, приложенной к звену, перемещаемому мышцей.
В зависимости от параметрического соотношения названных характеристик изменяется еще одна, наиболее важная характеристика – сила, развиваемая мышцей.
Рассмотрим ряд биомеханических закономерностей работы мышц, связанных с названными факторами.
Скорость возбуждения мышцы. Для того чтобы в процессе нервно-мышечной передачи возник необходимый потенциал действия мышечного волокна и произошло само сокращение мышцы, способное дать механический эффект, всегда требуется некоторое время. Величина этого временного отрезка соизмерима с длительностью важных двигательных действий в спорте.
Рис. 3.8. Скорость возбуждения мышцы.
На рис. 3.8 показана схематическая картина изменения силы мышечной тяги от начала возбуждения мотонейрона до максимального сокращения мышцы при ее ответе на сигнал. Помимо синаптической задержки (а), возникающей при переходе нервного импульса от мотонейрона к мембране мышечного волокна, имеет место также фаза механического бездействия мышцы, связанная с ее переходом в скрытое активное состояние, т.н. латентный период (б). Лишь после того, как срабатывают сократительные компоненты волокон, и их действие передается на последовательные компоненты (ПосК), возникает механическая тяга на концах мышцы (в). При этом такая тяга наиболее быстро нарастает в начале мышечного сокращения, до уровня, примерно соответствующего половине максимально достижимой силы (1? F
).
Описанная закономерность важна с практической стороны. При освоении и исполнении многих, особенно высокомощных, «взрывных» спортивных движений, нужна предельно быстрая мобилизация мышц, помогающая достичь наивысшего механического эффекта их действия к наиболее ответственному моменту движения. Один из характерных приемов, позволяющих достигать нужного результата, заключается в упреждающем «включении» мышц, позволяющем пройти время латентного периода прежде, чем начинается фаза, требующая основной физической работы.
При исполнении хорошо освоенных, автоматизированных, в особенности циклических движений, действительно имеет место опережающая активность мышц. Так, нога, встречающая опору при беге, напрягается на 15—25 мс раньше, чем возникает реальный контакт с опорой (В. М. Зациорский, 1960). Такая «упреждающая активность» мышцы содействует ее ранней мобилизации, что изменяет как механические, так и реактивные свойства мышцы, становящейся менее растяжимой, более упругой (В. Б. Коренберг, 1979). Этим определяются многие нюансы техники движений спортсмена, в особенности действий типа отталкивания, при исполнении которых требуется достаточно высокая мобилизация всего мышечного аппарата, его повышенный тонус с постановкой ноги на опору в заранее подготовленном, напряженном состоянии.
Закономерность «нагрузка-сила». Предельные силовые проявления человека изменяются в зависимости от нагрузки, которую ему приходится преодолевать (рис. 3.9, В. М. Зациорский, переработанный). Если человек перемещает тело различной массы с предельными для него мышечными усилиями, их величина растет пропорционально массе перемещаемого тела или внешнему сопротивлению.
Рис. 3.9. К закономерности «нагрузка – сила».
Подтверждение этой закономерности легко найти в обиходе: человек не в состоянии развить большую силу, разрывая рукой паутину; спортсмен обнаруживает более значительные усилия при подъеме тяжелой штанги, чем при выталкивании ядра, и т. д. Однако, если сопротивление становится слишком большим, максимальные усилия, развиваемые человеком, не смогут подняться выше предела его возможностей в данном двигательном действии, как бы ни возрастало внешнее воздействие. Таковы, например, условия изометрической работы, когда спортсмен, предельно напрягаясь, стремится «сломать стену». Это обстоятельство накладывает отпечаток на выбор оптимальных отягощений или степеней напряжения при тренировке силы, скоростно-силовых качеств, а также при обучении сложно координированным упражнениям. В этом случае, полноценное управление двигательным действием возможно лишь в условиях, когда спортсмен не только действует максимально эффективно в силовом, энергетическом смысле, но и свободно управляет движением.
Для иллюстрации последнего положения приведем косвенный пример с выбором оптимальной скорости разбега при опорных гимнастических прыжках: как правило, при «гладком» беге по дистанции спортсмен способен развивать большую скорость, чем та, которая используется им в разбеге перед прыжком. Попытка действовать в разбеге с максимальным напряжением отвлекает на себя все потенциальные ресурсы управления движением и лишает исполнителя возможности уверенно и точно действовать в финале разбега, при наскоке на снаряд. Оптимален вариант действий, при котором спортсмен разбегается с максимально доступной ему скоростью, при которой сохраняется возможность точного управления двигательным действием. Это т. н. «скорость реализации» (Ю. А. Ипполитов, 1976), которая тем больше (и ближе к скорости «гладкого» бега), чем выше мастерство исполнителя. Это объясняет парадоксальные случаи, когда неопытный спортсмен, владеющий большей, чем у мастера, скоростью «гладкого» бега, перед прыжком разбегается гораздо медленнее.
Закономерность «длина-напряжение». Как отмечено выше, миотатический рефлекс, являющийся базовой закономерностью и определяющей многие свойства поперечнополосатой мускулатуры, лежит в основе и других важных свойств работы мышцы. Одна из них – активизация мышцы в ответ на ее натяжение. Упругие свойства покоящейся (пассивной) мышцы проявляются в том, что при натяжении в ней развивается напряжение[11 - В механике понятия «напряжение» и «сила» различаются. В данном контексте «силу» следует понимать, как меру общего действия мышцы в точках ее прикрепления на костях, тогда как «напряжение» есть отношение данной силы к физиологическому поперечнику мышцы. Эту разницу легко понять из следующего сопоставления: тонкую резинку можно легко напрячь небольшим усилием (сила маленькая, а напряжение большое), но такая же или даже бо?льшая сила, приложенная к толстому резиновому жгуту, вызовет лишь незначительное напряжение. Однако, в рамках рассмотрения связи «длина-напряжение» смысл понятий «сила» и «напряжение», в сущности, не различается.]. При этом напряжение, которое развивает мышца при сокращении в ответ на импульсацию, исходящую от мотонейронов, зависит от фактической ее длины. Эта зависимость выражается в форме характеристической кривой «длина-напряжение» (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Зависимость «длина – напряжение».
До известных пределов связь «длина-напряжение» носит почти линейный характер (а-в), и чем больше, в границах этой зоны, натяжение мышцы, тем больше ее напряжение. Напряжение сокращающейся мышцы максимально, если ее длина примерно на 20% больше т.н. «равновесной» длины, при ее полном покое и расслаблении (а). Однако, по достижении некоторого максимума увеличение длины мышцы не только не дает прироста напряжения, но вызывает его снижение (в-г). Это называется охранительная реакция мышцы.
Наибольшая длина мышцы в условиях анатомической нормы обычно достигается при максимальном удалении друг от друга костных рычагов и точек ее прикрепления. Однако, оптимум натяжения мышцы не всегда достижим. Так, даже предельное разгибание руки в локтевом суставе не может сильно натянуть сгибатели предплечья. И напротив, максимальное сгибание тела в тазобедренных суставах (в положениях типа «складки») или его прогибание (при упражнениях типа гимнастического «мостика») может привести к запредельному натяжению мышц, при котором их напряжение падает, и значительных усилий в этом случае исполнитель упражнения развить не сможет.
Следует учитывать также, что степень напряжения мышечных волокон при натяжении и, как следствие, развиваемая ими при этом сила, зависят от степени возбуждения натягиваемой мышцы. Чем оно выше, тем, при прочих равных условиях, больше развиваемое ею напряжение. Это явление подобно тому, как более тугая пружина, будучи растянутой, «ответит» более сильной тягой. Такое свойство очень важно при исполнении мощностных движений и, особенно, при участии тех мышц, которые по тем или иным причинам не могут давать значительное линейное удлинение. В этом случае работа мышцы будет высокоэффективной даже при линейно незначительном, но напряженном удлинении, чем подчеркивается исключительно важное значение рабочего тонуса при исполнении спортивных упражнений.
Эффективность спортивных движений сильнейшим образом зависит от того, в какой степени закономерность «длина-напряжение» учитывается при построении техники упражнения и ее освоении в обучении. Практически, ни одно упражнение, рассчитанное на мощную мышечную работу, не может быть выполнено эффективно, если данная закономерность не учитывается.
Примеров технических решений, основанных на применении закономерности «длина-напряжение», бесчисленное множество. Наиболее типичный из них – использование подготовительных действий типа «замаха» перед выполнением ключевого действия. Такой замах ногой или рукой можно наблюдать перед ударом в футболе, теннисе, волейболе; перед выполнением броска копья, гранаты; перед «броском» ногами в маховых гимнастических упражнениях и др.
Помимо замаха существует масса других технических приемов, в том числе «спрятанных» в глубине структуры спортивного движения, которые также предполагают предварительное натяжение мышц, мобилизуемых в следующей фазе движения. Так, при исполнении любых отталкиваний основным действиям, предназначенным для ускоренного удаления масс тела от опоры, предшествует фаза типа «подседания», когда мышцы опорных звеньев, занятые в отталкивании, предварительно (под действием силы тяжести и, особенно, инерционного напора) напряженно натягиваются, развивая при этом усилия, максимальные для данного движения.
Отметим в заключении, что модернизация спортивной техники всегда двигалась в направлении все более точного применения биомеханических закономерностей и, в первую очередь, закономерности «длина-напряжение».
Закономерность «скорость-сила – это зависимость, природа которой также восходит к миотатическому рефлексу. Сила, развиваемая мышцей, зависит не только от степени ее натяжения, но и от того, с какой скоростью длина мышца изменяется. При этом важна не только численная скорость изменения длины мышцы, но и направление изменения. Иначе говоря, сила, развиваемая мышцей, зависит от того, насколько быстро мышца сокращается или натягивается.
На рис. 3.11 (Б. Аббот и др., 1959] показан график, иллюстрирующий такую зависимость. Можно видеть, что сила F, развиваемая мышцей, тем меньше, чем быстрее последняя сокращается (ср. точки «а» и «б»). При напряжении изометрического характера, т.е. в тех случаях, когда длина мышцы не изменяется, она может развить силу, превышающую силу сокращения (ср. точки «б» и «в»). В свою очередь, сила изометрического напряжения мышцы зависит от ее импульсации и степени натяжения (ср. «в» и «г»). Но особенно возрастают силовые возможности мышцы в ситуациях, когда она увеличивает свою длину, т.е. натягивается (д), причем развиваемая мышцей сила тем больше, чем быстрее ее натяжение (ср. точки «д» и «е»). Природа этого эффекта также восходит к миотатическому рефлексу, действующему дифференцированно в зависимости от изменения условий работы.
Рис. 3.11. Зависимость «скорость – сила».
На первый взгляд закономерность «скорость-сила» кажется парадоксальной, так как представление о наиболее активной работе мышцы обычно связывается с ее сокращением, а не удлинением. Но в действительности это не так. Как уже не раз отмечалось, мышца может наиболее эффективно действовать только на фоне натяжения, тем более быстрого. Давно известно, что, например, максимальные усилия при отталкиваниях развиваются не в фазе собственно выталкивания в сторону от опоры (т.е. при сократительной работе мышечного аппарата), а в фазе амортизации, когда исполнитель отталкивания еще сближается с опорой и тем самым напряженно натягивает мышцы, которым предстоит в дальнейшем выполнять само отталкивание.
Поясним сущность закономерности «сила-скорость» аналогией. Представим себе, что бобслеист разгоняет свои массивные сани, толкая их перед собой. В первый момент, пока снаряд покоился, к нему придется прикладывать максимальные усилия, чтобы стронуть его с места и начать ускорение. Таким образом, в этой фазе спортсмен имеет возможность работать с предельным напряжением. Но по мере того, как скорость нарастает, усилия, прилагаемые к снаряду, падают, поскольку спортсмену все труднее поддерживать скорость, позволяющую сохранять эффективный контакт со снарядом. Проще говоря, бобслеист не может прикладывать к саням силу, если он не в состоянии их догнать. В критический момент, когда скорость саней будет равна максимально доступной спортсмену скорости бега, возможности силового воздействия на ускорявшийся снаряд иссякают (если не считать возможности тормозить движение, см. ниже).
Мышца, разгоняющая при сокращении массу звена, оказывается в аналогичной ситуации: чем больше скорость звена в сравнении со скоростью активного укорочения мышцы, тем меньше развиваемая ею сила. Не трудно также заметить, что описанная ситуация прямо соотносится с закономерностью, связывающей максимальную силу мышцы с преодолеваемым ею сопротивлением (см. рис. 3.9 и текст к нему); в примере с санями бобслеиста спортсмен тем меньше способен прикладывать к снаряду силу, чем меньше последний ему «сопротивляется» по мере ускорения движения.
При исполнении физических упражнений описанная особенность работы мышечного аппарата накладывает отпечаток на действия человека не только при быстрых, но и замедленных движениях. Характерна известная ситуация противоборства на руках (типа армрестлинга), когда один из соперников, поначалу получивший перевес, вынужден затем остановиться, и возникает равновесие или даже обратное движение со сменой инициативы[12 - Пример, предложенный В. Б. Коренбергом.]. Здесь в неподвижной позиции борьба ведется за счет изометрического режима работы мышц, но, как правило, с непрерывным игровым изменением степени напряжения мышц с обеих противоборствующих сторон. Во время атаки одного из соперников последний действует в преодолевающем режиме, а его противник – в останавливающем. При этом в чисто физиологическом смысле, нападающий вынужден работать в неблагоприятных условиях, тогда как защищающийся, благодаря напряженному натяжению мышечного аппарата руки и плечевого пояса – легче наращивает усилия. И чем быстрее происходит движение, тем больше ситуация смещается в пользу защищающегося. Именно поэтому часто атака «захлебывается» и вновь наступает изометрическое равновесие. По этой модели может протекать противоборство в сумо, регби, а также в таких видах состязаний, как перетягивание каната.
Другие примеры. Зафиксировать трудное силовое положение на кольцах – упор руки в стороны («крест») легче, если гимнаст опускается в него из упора не нарочито замедленно, как это часто делают неопытные исполнители, боясь «провалиться», а достаточно динамично. Благодаря этому, приводящие мышцы плеча, выполняющие здесь главную работу, развивают большее усилие, чем при осторожном опускании.
Еще один пример – взмах руками при отталкиваниях в акробатике. Иногда спорят: как надо (или можно) высоко «выпускать» руки вверх, например, при отталкивании на сальто назад? Между тем, если иметь в виду энергетическую эффективность этого действия, спор оказывается беспредметным. Дело в том, что энергетический эффект махового движения руками зависит от того, как долго, выбрасывая руки вверх, гимнаст сможет наращивать скорость их движения. Если нарастание высоты взмаха сопровождается падением силовой тяги, то мах перестанет быть эффективным, и лучше заблаговременно ограничить его по амплитуде. Если же скоростно-силовые возможности спортсмена достаточно велики, он может дольше ускорять звено и соответственно пользоваться более высоким (если это оправдано технически) взмахом.
Сказанное в равной мере относится, разумеется, и к любым другим скоростно-силовым движениям, например – маху ногой при исполнении махового сальто и т. п. Из этого вытекает очевидный вывод о том, что обучение таким спортивным движениям должно быть всегда индивидуализированным и очень тесно увязываться с реальными двигательными возможностями спортсмена и специальной физической подготовкой.
Наконец, при построении техники упражнения и обучении важно учитывать, в каких именно фазах и с какой скоростью изменяется рабочая длина мышцы. Например, чем быстрее, «резче» происходит переход от подседания к собственно отталкиванию при прыжках, от замаха к собственно броску при метаниях и т.д., тем выше скорость натяжения основных мышц, занятых в исполнении данного действия, и тем больше развиваемая ими сила. С этим связаны нюансы обучения подобным упражнениям, когда важно строить движение с вполне определенной акцентировкой действий.
3.2.2. Режимы работы мышц
Как отмечалось, мышца может находиться в различных состояниях в зависимости от сочетанного действия ряда факторов.
Понятие «режима работы» мышцы связано, прежде всего, с совокупным действием двух генеральных факторов, определяющих рабочее состояние мышцы. Это степень возбуждения/расслабления и изменения ее рабочей длины.
Степень возбуждения/расслабления мышцы определяется силой импульса, поступающего из мотонейрона к концевым веточкам соответствующего аксона. Очевидно, что между состоянием полного покоя с расслаблением мышцы и максимально возможным в каждом данном случае ее возбуждением (напряжением) существует неограниченное число промежуточных градаций. Тем не менее, для исходного анализа работы мышц удобно пользоваться условно альтернативными понятиями «возбуждения» и «расслабления» мышцы.
Рабочая длина мышцы определяется степенью удаления друг от друга зон ее прикрепления к костям кинематической пары. Соответственно этому, под сокращением (или укорочением) мышцы понимается уменьшение ее длины при сближении несущих концов кинематической пары, а под натяжением (или удлинением, растяжением, хотя последняя формулировка менее удачна, так как носит «травматический» оттенок) – увеличение ее длины при движении противоположного характера. Этот момент следует подчеркнуть, так как иногда в понятие «сокращение» вкладывают смысл, соответствующий «напряжению» и работе в преодолевающем режиме, что приводит к недоразумениям.
Основные режимы работы мышц. Показатели возбуждения и рабочей длины мышцы могут по-разному сочетаться друг с другом, вводя мышцу в различные режимы работы, описанные ниже.
(Встречающаяся в литературе терминология, относящаяся к режимам работы мышц, неоднозначна и часто носит обобщенный характер. Так, любая работа мышцы на фоне ее удлинения (без учета степени ее возбуждения) именуется «эксцентрической», при сокращении – «концентрической», при сохранении длины (независимо от степени натяжения) – «изометрической», при неизменном напряжении (включая чисто лабораторный случай) – «изотонической». Работа напряженной мышцы при сокращении именуется не только «преодолевающей», но также «миометрической», при удлинении – «уступающей» или «плиометрической». Таким образом, существует некоторая разноголосица, порой затемняющая суть дела. В рамках настоящей работы используется терминология, в основном опирающаяся на работы Д. Д. Донского […]. Она позволяет достаточно детально рассмотреть различные режимы работы мышечного аппарата, обращаясь к конкретным примерам из спортивной практики).
Ниже рассматриваются наиболее характерные состояния мышц, связанные с понятием мышечного режима.
Поскольку мышцы работают весьма разнообразно, о фиксированных режимах работы мышц можно говорить лишь условно. Однако понимание различий между этими базовыми режимами весьма важно для анализа техники спортивных упражнений. Рассмотрим вначале четыре наиболее важных динамических режима, встречающихся при исполнении спортивных движений (рис. 3.12).
Рис. 3.12. Основные режимы работы мышц.
Останавливающий режим – состояние работающей мышцы, когда, натягиваясь, она все более возбуждается. В спортивной практике действия в останавливающем режиме очень существенны. Так, при упругом приходе на опору с прыжка или в беге, напряженные мышцы неизбежно натягиваются, развивая при этом наиболее значительные усилия. В останавливающем режиме мышцы работают также при движениях реверсивного характера, когда ранее разогнавшееся звено форсированно останавливается натягивающимися антагонистами и затем разгоняется в противоположном направлении. Эти фазы спортивных движений крайне важны, так как являются одним из основных средств эффективной подготовки мышечного аппарата к работе и самой работы в наиболее ответственных динамических компонентах движения.
Преодолевающий режим лежит в основе множества активных произвольных действий типа тяг, отталкиваний и т. п. Это сочетание одновременного сокращения и нарастающего напряжения мышцы. С отвлеченно биомеханической точки зрения, такой режим как бы менее выгоден, чем останавливающий, поскольку не позволяет развивать максимальные усилия. Но технически работа в преодолевающем режиме – единственная возможность активно воздействовать на внешние тела, сообщая им движение. Вместе с останавливающим режимом, преодолевающий режим является решающим техническим компонентом таких действий, как упругое отталкивание при беге, прыжках, когда после постановки опорного звена на опору вначале следует упругое приближение к опоре (с работой в останавливающем режиме), после чего следует преодолевающая работа.
Баллистический режим, как показывает само его название[13 - От греческого «балло» – «бросаю».], связан с выполнением движений броскового характера. При этом мышца (или группа синергистов), постепенно расслабляясь, продолжает сокращаться в силу инерционного движения звена, получившего ускорение, в результате чего точки прикрепления мышцы сближаются. Строго говоря, «баллистической» следовало бы называть работу мышц, по крайней мере, в двух фазах собственно бросковых движений и, соответственно, в двух локальных режимах, относящихся к сокращению мышц, выполняющих бросок. А именно – в фазе напряженной преодолевающей работы, сообщающей положительное ускорение движущейся массе, и в фазе последующего сокращения тех же мышц, но уже на фоне их постепенного расслабления.
Уступающий режим возникает при сочетании расслабления мышцы с ее одновременным натяжением под действием внешней силы[14 - Заметим, что при наиболее общем толковании понятия «уступающая» («полиметрическая») имеется в виду любая работа с натяжением мышцы, но в нашем случае это конкретно натяжение с одновременным подрасслаблением.], включая действие антагонистов. Естественным следствием этого является постепенное, пропорционально степени и скорости натяжения, возрастание напряжения этих мышц, что чрезвычайно важно при исполнении движений реверсивного, в том числе циклического типа. Иначе говоря, работа мышц в уступающем режиме естественным образом готовит их к новому активному сокращению.
Порядок, в котором были прокомментированы четыре ключевых режима работы мышц – не случаен. Суть в том, что при исполнении суставных возвратно-колебательных движений последние следуют друг за другом в определенном порядке, образуя цикл (на рис. 3.12 ему соответствует последовательность режимов, идущих друг за другом в круговом направлении по часовой стрелке).
Рассмотрим пример. Если предложить человеку выполнять повторные, без остановок, маятникообразно махи прямой рукой в горизонтальной плоскости (например, слева направо и обратно), большая грудная мышца (как одна из синергистов, участвующих в этом движении), в момент быстрого маха рукой вправо будет работать в останавливающем режиме. Затем, после того как рука достигнет крайней точки движения, та же мышца, продолжая быть напряженной, начнет действовать в преодолевающем режиме. Далее, разогнав руку до определенной скорости, большая грудная мышца будет, благодаря инерционному движению конечности, постепенно расслабляться, переходя к баллистическому режиму. Наконец, когда звено уже совершает обратное движение под действием антагонистов (задние пучки дельтовидной мышцы и др.), грудная мышца, до того времени оставаясь расслабленной, начнет натягиваться (уступающий режим) и, благодаря этому, все больше напрягаться, переходя к останавливающей работе, т.е. к началу нового цикла колебательных движений.
Описанный цикл, включающий в себя четыре наиболее важных режима, характерен тем, что каждая мышца, участвующая здесь в движении, прежде чем развить необходимое усилие, предварительно натягивается, что чрезвычайно важно для рациональной, гармоничной работы всего мышечного аппарата. В литературе такой режим работы мышц, при котором они действуют в условиях эффективного предварительного натяжения, иногда именуется ауксотоническим. Характерно также, что мышцы при этом действуют реверсивно, то есть заставляют звено перейти к возвратному движению в каждой крайней точке цикла.
В спорте чисто циклические, возвратно-колебательные движения не так редки, как может показаться. Это, например, разнообразные размахивания в висах и упорах или ритмически выстроенные сгибания-разгибания тела в гимнастике, все шагательные, в том числе беговые движения, даже подготовительные махи рукой с диском у легкоатлета, и т. д. Вместе с тем очевидно, что в ациклических движениях, могущих составлять постоянно меняющиеся стохастические цепи (например, в действиях баскетболиста, маневрирующего на площадке), работа мышц носит более сложный, «мозаичный» характер, и компонуется как бы «из обломков» описанного цикла.
Помимо динамических существуют также статические режимы работы мышц, также весьма характерные для спортивной практики. С ними связаны известные упражнения и состояния, начиная от поз с полным расслаблением мышц и заканчивая труднейшими силовыми фиксациями, отягощенными положением тела или внешней нагрузкой. Прокомментируем в этой связи еще один режим работы мышц, хорошо известный из литературы и практики и также показанный в рис. 3.12.
Изометрический режим – состояние, при котором мышца сохраняет свою длину при разных степенях ее натяжения и напряжения. В своих активных разновидностях такая работа может использоваться для иммобилизации суставных сочленений, удержания заданной силовой позы и т. п. Примеры изометрической работы многочисленны. Формально, это вообще все статические упражнения, особенно характерные для гимнастики, групповой акробатики, поддержек в фигурном катании и т. д. Особенно характерны равновесные и трудные силовые фиксации, часто сопровождающиеся предельной мобилизацией силовых возможностей спортсмена (статические силовые упражнения в гимнастике, фиксация штанги и др.).
Характерны также упражнения, в которых заданная поза должна фиксироваться по ходу движения тела спортсмена в постоянно изменяющемся силовом поле. Так, гимнаст, выполняющий спад в вис на перекладине, должен удерживать возможно более «оттянутое» и выпрямленное положение, несмотря на нагрузки, значительно меняющиеся как по величине, так и по направлению (по В. Т. Назарову – «динамическая осанка»). Отметим также, что в этом смысле и все равновесные упражнения типа стоек и т. п. также требуют, несмотря на внешнюю статичность положения, постоянно варьирующих усилий, связанных с балансированием.
Соотношение режимов работы мышц-антагонистов. Из приведенного выше разбора видно, что работа мышц-антагонистов тесно связана, и в общем соответствует рассмотренному выше принципу реципрокной иннервации. Это прямо соотносится и с циклической сменой режимов в работе мышц.
На рис. 3.13 приведено построение, иллюстрирующее характер одновременной занятости противопоставленных мышечных групп. Можно видеть, что упорядоченные возвратные действия-движения антагонистов функционально противоположны. Так, если мышцы работают в останавливающем режиме, то их антагонисты в это же время проходят фазу баллистического. Преодолевающему режиму одной группы «отвечает» уступающий режим другой? противопоставленной мышечной группы.
Рис. 3.13. Сочетание режимов работы мышц-антагонистов при возвратно-колебательных движениях.
Разумеется, надо понимать, что эта картина идеализирована и иллюстрирует лишь самый общий принцип сочетаний мышечной работы, так как реальная мышечная работа – это не «стерильные» маятникообразные колебания в биокинематической цепи, а сложные, многообразные движения, «обслуживающие» самые различные спортивные движения.
Двигательные действия и режимы работы мышц. В связи с вышесказанным, рассмотрим ряд конкретных двигательных действий и состояний, заставляющих мышцы работать или пребывать в разнообразных режимах, начиная с наиболее элементарных случаев.
На построении в рис. 3.14 дается ряд «точек» и «траекторий», показывающих характерные режимные состояния мышц (построение соответствует рис. 3.13., буквами обозначены опорные точки построения, соответствующие состоянию мышц, цифрами – точки на траекториях, соответствующих изменениям в состоянии мышц в реальных движениях).
Рис. 3.14. Изменения режимов работы мышц в реальных упражнениях.
Приведем ряд реальных примеров, в которых чередование мышечных режимов носит сложный «мозаичный» характер, соответствующий структуре действий-движений в различных упражнениях.
1?2. Упражнения на растяжку. Стремясь максимально расслабиться, спортсмен полностью подчиняется внешним воздействиям. Например, сидя на полу, с помощью партнера предельно наклоняется вперед, повторяя движение циклически.
3. Произвольное изменение позы в отсутствие внешних нагрузок. Типичный пример – суставные движения в безопорных положениях без быстрого вращения.
4. Останавливающая работа и силовая фиксация положения. Наиболее характерный пример – силовые гимнастические опускания в положения типа «креста», горизонтальных висов, упоров и др.
5?6?7?8?5. Инерционные циклические сгибания/разгибания типа «размахиваний изгибами» на перекладине. На рис. 3.14 они показаны эллиптической «траекторией», захватывающей все зоны построения, но в основном располагающейся в его левом нижнем углу, соответствующем преимущественно баллистическому режиму с ярко выраженным инерционным движением массивных звеньев. Подчеркнем, что чем больше выражено в этом цикле свободное, инерционное движение, тем выше технический уровень исполнения упражнения.
9?10?11. Отталкивание «с места». В простейшем случае спортсмен из статического подседа (9), резко наращивая напряжение мышц-разгибателей и вызывая их сокращение (9?10), выпрыгивает вверх. В биомеханическом плане такое движение малоэффективно, так как выполняется без должной подготовки: мышцы, выполняющие отталкивание, в известной степени натянуты, но начинают работу из статического положения, в котором скорость натяжения мышц, вовлекаемых в работу, равна нулю.
12?9. Приземление в остановку. Чтобы полностью погасить движение, спортсмен действует преимущественно в уступающем режиме с сопутствующим подрасслаблением мышц, снимающим напряжение, которое может нарастать по мере увеличения натяжения мышц («притормаживание с уступанием», по Д. Д. Донскому).
13?14?15?16?17. Упругий наскок на опору и наскок. Прыжок с места, уже рассмотренный нами (9?10?11), и прыжок, выполняемый с темпового упругого наскока на опору (что наиболее типично и важно, как предмет обучения), обладают большим внешним сходством. Однако, анализируя «траектории», показанные на рисунке, можно убедиться, что эти двигательные действия, в отношении режимов мышечной работы, совпадая в отдельных деталях (ср. точки 9?10 и 15?16; 10?11 и 16?17), вместе с тем существенно различаются. В прыжке «с места» отсутствует эффективная подготовительная фаза действий, дающая темповое натяжение мышц-разгибателей при упругом наскоке. Данные различия носят принципиальный характер, тогда как в практике они, как правило, не учитываются. Это касается, в частности, и физической стороны прыжковой подготовки: установка на прыжки «с места» и «с темпа» тренирует разные двигательные способности спортсмена. Наконец, заметим, что любой вид прыжка может завершаться приземлением в остановку (9?10?11?12?9 или 13?14?15?16?17?18?12?9), а также переходить в циклические прыжки с промежуточными упругими приземлениями, как это происходит в беге или «многоскоках» (14?15?16?17?18?12 ?14).
