В зависимости от типа мышечных волокон их гипертрофия под влиянием силовой тренировки носит избирательный характер. Силовая тренировка, направленная на повышение мышечной силы за счет гипертрофии мышечной ткани, приводит к увеличению поперечного сечения всех типов мышечных волокон. Однако наиболее интенсивно этот процесс происходит в БС-волокнах: в результате 6-месячной тренировки поперечное сечение быстросокращающихся мышечных волокон обеих групп (БСа и БСб) может увеличиться на 20–50 %. Такой широкий диапазон различий зависит от исходного уровня развития мышц, индивидуальных особенностей занимающихся, эффективности системы тренировки и др. За этот же период поперечное сечение медленносокращающихся мышечных волокон может быть увеличено только на 5-10 %. Для спортивной практики важным является вопрос о времени, в течение которого происходит морфо-функциональная перестройка мышечных волокон различного типа под влиянием напряженной специфической тренировки. Первые серьезные изменения отмечаются уже на второй неделе, а после месяца тренировки проявляется весь комплекс адаптационных реакций морфологического, функционального и биохимического характера. Поэтому надо внимательно относиться к направленности нагрузок. Так как специализированная нагрузка на выносливость в течение года и более вызовет изменения в БС волокнах. И как следствие потери в скорости и силе удара. Взаимодействие мышечных волокон определяется координацией деятельности двигательных единиц.
Восьмое , двигательные и координационные рефлексы обеспечиваются координацией двигательных единиц. Учет спортивной специализации при работе сгибателей и разгибателей мышц направлен на выполнение модельных характеристик. Силовая направленная тренировка на разгибатели значительно улучшает показатели рабочих групп мышц, и замедляет работу разгибателей. При выполнении техники ударов, как раз и важны параметры скорости и массы перемещаемого звена. Но в борьбе, где присуща статодинамическая нагрузка, обязательно на сгибатели и разгибатели.
Координация деятельности двигательных единиц – важный механизм адаптации мышц к физическим нагрузкам. Направленная работа на разгибатели повысит качество ударов в поединке. Одновременная тренировка сгибателей и разгибателей в тхэквондо не способствует улучшению координации двигательных единиц. Но для борьбы, где присутствуют упоры и статика, такая работа необходима.
Эффективная работа, направленная на совершенствование функциональных возможностей мышц, диктуемая требованиями тренировочной и соревновательной деятельности в различных видах спорта, может быть осуществлена лишь на основе четкого понимания механизмов нервной регуляции их деятельности. Усиление активности работы мышц связано с рекрутированием необходимого объема двигательных единиц и усилением стимуляции уже работающих мышечных волокон.
В настоящее время можно считать общепризнанной теорию последовательного рекрутирования двигательных единиц, предусматривающую первоочередное вовлечение в работу мелких мотонейронов и соответственно двигательных единиц. С увеличением интенсивности работы она обеспечивается вовлечением более крупных двигательных единиц.
Между мелкими и крупными двигательными единицами существует большая разница. Например, самая крупная двигательная единица в икроножной мышце человека способна развить напряжение в 200 раз большее, чем самая мелкая. Для общего усиления работы мышц активизируются более крупные двигательные единицы, что обеспечивает большой прирост напряжения, т. е. по мере увеличения общего напряжения оно обеспечивается меньшим числом дополнительных единиц. Разумеется, при предельных или околопредельных напряжениях двигательные единицы вовлекаются не последовательно, а активизируются практически одновременно.
Результаты исследований свидетельствуют о том, что фактором, определяющим количество и тип необходимых для использования волокон, является величина сопротивления. Нервная система регулирует деятельность мышц в зависимости от того, какую силу должна развить мышца, а не от скорости ее сокращения. Объяснить это можно тем, что МС-волокна способны перемещать биозвенья с очень большой скоростью (более 1000° в 1 с), но только при условии незначительных силовых проявлений.
Таким образом, первыми в работу вовлекаются двигательные единицы медленного сокращения – самые мелкие из типов двигательных единиц. Если они не способны развить необходимую силу, рекрутируются двигательные единицы быстрого сокращения: например, во время медленного плавания большая часть продвигающей силы создается МС-волокнами. С ростом скорости и уровня приложения усилий в работу вовлекаются БСа-волокна. Когда необходимо проявление максимальной силы, в работе участвуют, кроме первых двух типов, БСб-волокна. Педалирование на велоэргометре с высокой скоростью, но без отягощения осуществляется преимущественно за счет МС-волокон; педалирование при большом отягощении вовлекает в работу все три типа волокон как при низкой, так и при высокой скорости.
Разница величин порога возбуждения мышечных волокон различных типов предопределяет последовательность их вовлечения в активную мышечную деятельность. Небольшие проявления силы могут быть обеспечены двигательными единицами, имеющими низкий порог возбуждения. Для увеличения проявлений силы или длительного поддержания заданного мышечного напряжения требуется включение двигательных единиц с более высоким порогом возбуждения. О зависимости рекрутирования различных типов мышечных волокон от интенсивности работы свидетельствуют данные о расходе мышечного гликогена в мышечных волокнах. При езде на велосипеде с относительно невысокой интенсивностью (40–60 %) наиболее активными были МС-волокна. При работе с высокой интенсивностью (90 %) основную нагрузку несли БСа-волокна.
При интенсивной работе смешанного анаэробно-аэробного характера (интенсивный бег в течение 6 мин до явного утомления) преимущественно истощаются запасы гликогена в БС-волокнах. Когда же выполняется продолжительная работа аэробной направленности (2-часовой бег до явного утомления), полностью исчерпываются запасы мышечного гликогена в МС-волокнах.
Принято считать, что МС– и БСа-волокна максимально вовлекаются в работу, когда ее интенсивность достигает 80–85 %. Для максимальной активации БСб-волокон требуется предельная интенсивность работы.
Девятое , важно учитывать, что сила, приобретенная с помощью упражнений при высоких скоростях движений, имеет перенос на более низкие скорости, тогда как сила, развитая использованием упражнений при низких скоростях движения, переноса на двигательные действия, выполняемые с высокой скоростью, не имеет. Одновременно при тренировке с высокими скоростями движений отмечается большее снижение жировой ткани по сравнению с тренировкой на низких скоростях.
В практике тхэквондо ударную технику в начале основной части тренировки необходимо выполнять в полную силу. Каждое движение необходимо проработать на максимальную мощность. Только тогда в соревновательном режиме техника ударов будет применима.
От одного двигательного нейрона могут иннервироваться несколько сотен мышечных волокон, одновременно мышечные волокна обычно имеют окончания как собственного, так и смежных нейронов. Импульс, поступающий к волокнам, составляющим данную двигательную единицу, охватывает и рядом расположенные двигательные единицы, число которых в крупных мышцах может достигать нескольких тысяч. Способность человека дифференцировать интенсивность мышечного сокращения путем включения минимально необходимого количества двигательных единиц находится в числе важнейших реакций адаптации мышц и в значительной мере обусловливает эффективность внутримышечной координации.
Продолжительная мышечная работа в случае эффективной адаптации связана с попеременным включением различных двигательных единиц. При усталости отдельных из них их функции выполняют другие, если характер работы допускает такую компенсацию, а при снижении возможностей всех двигательных единиц, участвующих в выполнении конкретной работы, поддержание работоспособности связано с усилением нервной импульсации. Развитие утомления и истощение запасов гликогена в МС-волокнах в процессе длительной работы невысокой интенсивности требуют для продолжения упражнения интенсивного вовлечения БСа-волокон, а в его заключительной части и БСб-волокон.
Не менее важной для эффективной тренировочной и соревновательной деятельности в различных видах спорта является реакция адаптации, связанная с увеличением способности ЦНС к мобилизации двигательных единиц в мышцах. При выполнении упражнений с околопредельными или предельными отягощениями удается вовлечь в работу максимально возможное количество двигательных единиц. Обусловливается это, прежде всего тем, что при произвольных сокращениях проявления силы зависят от состава мышечных волокон, вовлеченных в работу, и частоты активизации двигательных единиц: чем большее количество мышечных волокон различных типов вовлечено в работу и чем интенсивней их нервная импульсация, тем выше будут показатели развиваемой силы.
Активация мышечных БС-волокон происходит не только при выполнении работы высокой интенсивности, но и при работе относительно невысокой интенсивности, когда истощаются запасы гликогена в мышечных МС-волокнах.
Эффект долговременной адаптации к физическим нагрузкам силового характера проявляется в резком увеличении количества двигательных единиц, вовлекаемых в работу.
Другим направлением адаптации мышц является улучшение межмышечной координации, связанное с совершенствованием деятельности мышц антагонистов, обеспечивающих выполнение движения мышц-синергистов, способствующих выполнение движения, и мышц-антагонистов, препятствующих выполнению движения. Рациональная координация деятельности этих групп мышц не только обеспечивает высокую силу и скорость сокращения, точность выполнения движения, но и обусловливает экономичность работы.
Экономичность работы в той ее части, где это связано с деятельностью мышц-антагонистов, зависит от эластичности мышц, подвижности в соответствующих суставах. Так, незначительная эластичность мышц-антагонистов значительно затормаживает маховые движения в конце фазы, в силу чего снижается их амплитуда и экономичность. Систематическая тренировка приводит к устранению излишнего напряжения мышц-антагонистов при выполнении различных упражнений и одновременно обеспечивает эффективную координацию деятельности мышц-антагонистов и мышц-синергистов в достижении конечного заданного эффекта. Например, под влиянием силовой тренировки увеличивается частота разрядки мотонейронов, возрастает стабильность импульсации двигательных единиц с высоким порогом возбудимости, улучшается синхронизация деятельности мышц-синергистов, снижается реактивность мышц-антагонистов. Для единоборств это силовые и скоростно-силовые нагрузки на мышцы-разгибатели. Одновременное силовое воздействие на сгибатели и разгибатели частоту разрядки мотонейронов не увеличивает.
Следует учитывать, что различные типы мышечных волокон имеют различный порог раздражения. Минимальный порог раздражения (10–15 Гц) имеют МС-волокна, обеспечивающие работу на уровне 20–25 % максимальной статической силы. Развитие 60 % максимальной статической силы вовлекает в работу БС-волокна и связано с частотой 20–45 Гц, а предельные силовые проявления, требующие вовлечения в работу всего мышечного массива, требуют частоты 45–60 Гц. Порог раздражения зависит и от объема двигательных единиц: чем меньше двигательная единица, тем ниже порог ее раздражения. Именно поэтому упражнения с отягощениями, составляющими 20–30 % уровня максимальной силы, не только не способствуют развитию этого качества, но и по отношению к спортсменам с высоким уровнем силовых качеств даже не позволяют сохранить им ранее достигнутый уровень. Критический порог напряжения, обеспечивающий повышение максимальной силы для нетренированных лиц, лежит в пределах 50–60 % максимальных возможностей в соответствующем упражнении. Вполне естественно, что у спортсменов высокого класса критический порог существенно возрастает и достигает 80–90 %.
Специальными исследованиями установлено, что прирост силовых качеств в течение первых дней тренировки связан с совершенствованием внутри– и межмышечной координации, что обусловлено привлечением к работе большего количества двигательных единиц, оптимизацией работы мышц-синергистов, устранением иннервации антагонистов. При этом из числа синергистов основную нагрузку несут мышцы, которые в состоянии обеспечить наиболее эффективное выполнение данного движения с учетом его направленности.
Прочитав изложенный материал по мышечной адаптации можно перейти к механизмам энергообеспечения мышечных волокон. Внимательно вникнув в энергообеспечение мышц при различных видах мышечной работы, сможете понять происходящие биохимические процессы. И тогда станет ясно, какую давать дозировку при нагрузке, какие паузы отдыха необходимы.
Глава 6. Основы энергообеспечения мышечной деятельности в контактных стилях единоборств
Вы наблюдаете за поединком. Отмечаете начало, спортсмены проводят ложные выпады, постоянно двигаются, готовят атаки, защищаются. Неожиданно один из спортсменов взрывается и наносит серию ударов в разные уровни. Попадает, развивает успех, прибавляет темп и вдруг встает. В конце схватки значительно потерял в легкости, дыхание учащенное и начало атак стало заметно. Что происходит? Какие энергетические процессы произошли, и почему так реагирует организм на соревновательную нагрузку. Ответ в энергообеспечении мышечной деятельности.
Тренировочное воздействие на мышечную систему влечет за собой изменения в энергообеспечении движений. Неоспоримо, что существуют общепринятые модельные характеристики соревновательной техники. Специалисты, тренеры, спортсмены, ученые имеют свое представление об учебно-тренировочном процессе и используют знания, умения и опыт на практике. В общем, модельные параметры спортсмена-единоборца понятны всем. У каждого тренера свой стереотип мышления. И каждый старается под свой стереотип подстроить процесс подготовки спортсмена. В большинстве случаев предпочтение отдается скоростно-силовым параметрам, некоторые развивают специальную выносливость, кто-то делает упор на технику и тактику. Цель одна – спортивный результат.
В этой главе подробно изложены механизмы энергообеспечения мышечной деятельности применительно к контактным ударным единоборствам.
Поединок в тхэквондо длится шесть минут и состоит из трех раундов по две минуты с минутой отдыха между раундами. В каратэ поединок длится три минуты и если победитель не определился, то после решения судей добавляется еще две минуты. В кикбоксинге три раунда по две минуты с минутой отдыха между раундами. Из этого можно сделать вывод, что поединок поддерживается анаэробными энергетическими процессами.
Для совершения физической нагрузки различной интенсивности необходима энергия, обеспечивающая процесс мышечного сокращения. В организме существует несколько систем синтеза энергии, которые используются для обеспечения того или иного вида физической нагрузки. Все эти системы объединяет то, что конечным энергетическим субстратом является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Существует несколько механизмов синтеза АТФ: с использованием кислорода (аэробный путь), без использования кислорода (анаэробный путь), а также с образованием или без образования молочной кислоты (лактата).
Рассмотрим механизмы энергообеспечения мышечной деятельности.
Первое Основу оценочного действия, качественного удара составляют БС-волокна. Не секрет, удар или серия ударов осуществляется за короткий промежуток времени. Не маловажную роль играет биомеханика движения, но суть удара в силе, скорости и точности. Необходимо развить максимальную мощность за минимальный промежуток времени.
Стартовое движение вообще, будь то прыжок, удар, поднятие тяжестей осуществляется за счет креатиновой энергетики. И называется анаэробная алактатная система (АТФ – креатин). Эта система типична для кратковременных усилий и является основной при предельных нагрузках скоростно-силового характера. По этому пути осуществляется энергообмен при выполнении работы очень высокой интенсивности (спринт, прыжки в высоту, поднятие тяжестей и т. д.). А также во всех случаях, когда мы стартуем внезапно из состояния покоя и наши мышцы начинают расходовать небольшое количество АТФ, накопленной в мышечных волокнах, а затем АТФ образуется благодаря креатинфосфату (КрФ), содержащему одну молекулу креатина и одну молекулу фосфата, которые соединены с помощью энергообразующей связи (-*-): Креатин – *-Р
При разрыве этой связи выделяется энергия, используемая для ресинтеза АТФ из АДФ и фосфата.
Эта система называется анаэробной, поскольку в ресинтезе не участвует кислород, и алактатной, поскольку молочная кислота не образуется. Количество АТФ, которое может образоваться в этом случае (примерно в четыре раза больше запаса АТФ), ограничено, так как запасы креатинфосфата в мышечных волокнах невелики. Они истощаются через 6-9секунд.
Оптимальная тренировка креатинфосфатной системы
Основной целью развития креатинфосфатной системы является увеличение содержания креатинфосфата в мышцах. Это достигается совершением тренировочной работы высокой интенсивности в 80–90 % от максимальной. Продолжительность выполняемых упражнений очень короткая от 5-10 до 20 секунд, а интервалы между повторным выполнением нагрузки должны быть достаточно продолжительными (от 1 мин. и более). Так как такие виды тренировок осуществляются с высокой ЧСС, то они могут быть рекомендованы только спортсменам с достаточной степенью тренированности сердечно-сосудистой системы, и, соответственно, их нежелательно использовать у спортсменов старших возрастных групп.
Второе Кратковременную мышечную работу, в контактных стилях единоборств: тхэквондо, каратэ и кикбоксинге продолжительностью до 3 минут осуществляет анаэробная лактатная система. Именно тренировка анаэробной лактатной системы способствует качественному выполнению взрывных мощных ударов руками и ногами в поединке, которые длится до трех минут с небольшими паузами отдыха.
Энергетический обмен при длительном выполнении упражнений в основном удел аэробных реакций, но анаэробные процессы тоже играют немалую роль. Например, переход из состояния покоя к действию (движению) всегда связан с усилением кислородного запроса. Но органы кислородного снабжения "тяжелы на подъем", они не могут быстро включиться в работу с максимальной интенсивностью. Здесь и выручает способность работать в условиях кислородной задолженности, так как накопить кислорода в организме можно немного: всего 400–500 мл в легких, 900-1000 – в крови, 300–400 – в мышцах и межтканевой жидкости. Увы, таких запасов хватает лишь на несколько секунд упражнений. (В организме имеется также механизм накопления кислорода в виде супероксидов или перекисных соединений. Этот механизм, вероятнее всего, используют йоги).