Высокотехнологичное оборудование и технологии для спортивной и восстановительной медицины, медицинской реабилитации и фитнеса.

Исследования динамики содержания лактата в крови высококвалифицированых спортсменов при выполнении вибрационных и традиционных упражнений равноценной регламентации

А.А. Михеев, д-р пед. наук, доцент, Вороницкий Н.Е.

НИИ физической культуры и спорта Республики Беларусь

Введение

Исследования в области биомеханики позволили установить существенную, а в некоторых случаях и ведущую роль волновых и вибрационных процессов в жизнедеятельности биосистем. Это позволяет рассматривать внешнее механическое воздействие (вибрацию) в зависимости от условий его использования в двух аспектах - позитивном и негативном: вибрация либо приводит к дисбалансу биоструктуры вплоть до ее разрушения, либо оказывает стимулирующее действие [1,2]. Если оказывать на организм внешнее периодическое воздействие с определенной частотой, то можно активировать его функции за счет “подкачки” энергии вибрационного воздействия – и в этом положительная роль вибрации. С другой стороны, излишняя подкачка энергии, когда частота вибрационных колебаний синхронна частоте биохимических колебаний в органе или частоте его собственных колебаний, приведет к избыточной активации и, тем самым, к истощению в тех биосистемах, куда адресуется вибрация. В этом случае вибрация играет отрицательную роль.

Накопленные к настоящему времени знания о наличии в организме человека или в иной биологической системе колебаний широкого спектра частот, связанных с реализацией функциональных состояний на различных уровнях организма, позволяют создавать педагогические методы и технические средства внешнего вибровоздействия с целью диагностики, профилактики и коррекции физиологических функций. Исследования эффективности применения метода стимуляции биологической активности организма (СБА) в целях оптимизации тренировочного процесса проводились на этапах долговременной подготовки спортсменов высокого класса и строились в соответствии с гносеологическим алгоритмом «от общего к частному» [3,4].

Целью настоящего исследования была оценка метаболических сдвигов при традиционной и дозированной вибрационной тренировке в малых циклах (микроциклах) подготовки. В задачи исследования входила оценка и сравнение интенсивности (по ЧСС) традиционных и вибрационных упражнений одинаковой регламентации, а так же анализ среднегрупповых показателей уровня содержания лактата  в двух аналогичных тренировочных сериях, одна из которых предполагала применение вибрационных упражнений, а другая традиционных.

Методы и организация исследования  

Определение уровней активности биохимических показателей проводилось ферментативным методом лабораторной диагностики с использованием стандартных наборов реактивов и спектрофотометра "Screen master PLUS" фирмы "Hospitex" (Италия).  Для моделирования вибрационной нагрузки использовался тренажер-стимулятор биомеханический “Гризли” (Украина). Частота вибрации была равна 28 Гц, амплитуда вертикального и горизонтального перемещения вибрирующего элемента - 4 мм. Показатели ЧСС регистрировались до начала тренировки в покое в положении лежа на спине, и далее - перед каждым подходом и сразу после каждого подхода. Регистрация ЧСС производилась при помощи радиотелеметрического диагностического комплекса, состоящего из персонального компьютера NoteBooK фирмы «Mitak», интерфейса и монитора сердечного ритма фирмы «Polar Accurex Plustm». Полученная информация с помощью интерфейса переносилась на персональный компьютер. Испытуемые выполняли физические упражнения в повторном режиме. Упражнения регламентировались по количеству повторений (подходов) и длительности интервалов отдыха. Количество повторений определяло объем вибрационной нагрузки, а интервалы отдыха ее интенсивность. В нашем исследовании применялся следующий тренировочный протокол (таблица 1):

Таблица 1. Тренировочный протокол серии смежных занятий с возрастающей нагрузкой при выполнении повторного упражнения с интервалами отдыха до полного восстановления

№ тренировки

Количество подходов в тренировке

Средняя продолжительность
виброупражнения,
с (Хср± Sx)

Среднее количество циклов движений в виброупр. (Хср± Sx)

Средняя продолжительность традиционного

упражнения, с

ср± Sx)

Среднее количество циклов движений в традиционном

упражнении

ср± Sx)

1

1

172 ±12

169±10

190±14

185±16

2

2

335±17

295±15

368±22

350±28

3

3

457±21

368±19

506±12

486±16

4

4

579±28

409±29

589±34

570±29

5

5

685±26

490±25

701±24

675±19

6

6

822±31

561±30

828±31

801±27

7

7

908±32

642±33

924±29

898±30

8

8

908±30

698±31

936±41

912±36

 

В исследованиях приняли участие 20 мужчин одного возраста и спортивной квалификации, разделенных на 2 группы по 10 человек в каждой. Первая группа испытуемых выполняла программу вибротренинга, а вторая тренировалась по традиционным методикам. В первой группе средний возраст испытуемых составил 13,9±0,18 лет, средняя масса тела 55,61±3,12 кг, средняя длина тела 171,50±7,91 см, средняя масса мышечной ткани 38,90±2,85%, средняя масса жировой ткани 16,40±2,17%, средний стаж занятий спортом  4,25±0,5 лет. Во второй группе средний возраст составил 14,2±0,52 лет, средняя масса тела 55,35±1,37 кг, средняя длина тела 170,45±6,15 см, средняя масса мышечной ткани 38,11±3,14%, средняя масса жировой ткани 16,82±2,29% средний стаж занятий спортом 5,2±0,4 лет.

Испытуемые обеих групп на протяжении двух семидневных микроциклов выполняли одинаковую тренировочную программу, состоящую из 8 стимуляционных занятий, по 4 занятия в каждом из микроциклов -   спортсмены контрольной группы с применением традиционных упражнений, экспериментальной с применением дозированной (повторной) вибрационной тренировки, Интенсивность упражнений на протяжении всей серии оставалась постоянной, а объем нагрузки равномерно возрастал от тренировки к тренировке. Обе тренировочные серии начиналась с одного подхода в упражнении, к которому на каждой последующей тренировке прибавлялось по одному подходу, что обеспечивало равномерное возрастание нагрузки. Последние тренировки, соответственно, состояли из 8 подходов. Интервалы отдыха составляли 3-5 минут (до полного восстановления). Испытуемым было предложено выполнять комбинированное упражнение, состоящее из двух частей: сгибаний – разгибаний рук в упоре сидя сзади с опорой на виброустройства. После наступления утомления, без перерыва, спортсмены  выполняли приседания (на вибрационных аппаратах и в обычных условиях). Упражнение предписывалось выполнять в темпе 1 полный цикл движения за 1 секунду. Испытуемые прекращали выполнение упражнения, когда темп упражнения снижался, что свидетельствовало о наступлении утомления. Продолжительность тренировки возрастала от 172 ±12 секунд в первой серии до 908±30 секунд в седьмой серии.

Результаты и обсуждение

Динамика частоты сердечных сокращений в соответствии со среднегрупповыми  данными приведена на рисунке 1. Как следует из данных, приведенных на диаграмме (рис.1), частота сердечных сокращений  в серии ДВТ изменялась следующим образом: вначале происходило недостоверное повышение ЧСС от первой (184±3 уд/мин) ко второй тренировке (191±5 уд/мин), затем достоверное (P<0,05) снижение к пятой (167±4 уд/мин) тренировке и далее динамика ЧСС приобрела характер «плато» с незначительными колебаниями вплоть до восьмой тренировки (170±6 уд/мин).

Рис. 1. Динамика ЧСС до и после выполнения упражнений в повторном режиме с применением  и без применения метода СБА

 В серии традиционных тренировочных занятий динамика ЧСС имела тенденцию к постепенному плавному возрастанию от первой (112±14 уд/мин) до последней (150±6 уд/мин) тренировки. При этом показатели ЧСС во всех тренировочных занятиях традиционной серии были значительно ниже аналогичных показателей в серии ДВТ (P<0,05). Можно констатировать, что тренировочная нагрузка в серии с применением вибрации при равных условиях регламентации с традиционными упражнениями  вызывала ответные реакции организма, характерные для более интенсивной нагрузки. То есть, одинаковые по педагогическим характеристикам (объема и интенсивности) традиционные и вибрационные упражнения вызывали физиологические эффекты, присущие упражнениям, выполняемым в различных зонах мощности (табл.2).  

Таблица 2. Зоны интенсивности упражнений в зависимости  от ЧСС в 1 минуту (В.Н.Платонов, 1997)

Зоны интенсивности

ЧСС в 1 мин

нагрузки

I

До 130

малая

II

130-150

средняя

III

150-170

значительная

IV

свыше 170

большая

 

В частности из графиков, представленных на рисунке 1 следует, что на первых двух тренировках  продолжительностью 3 и 5 минут интенсивность упражнений, выполняемых традиционным способом, соответствовала малой нагрузке (I зона интенсивности), а интенсивность аналогичных упражнений, выполняемых по методу СБА, соответствовала большой нагрузке (IV зона интенсивности). Эта тенденция продержалась вплоть до пятого тренировочного занятия. Начиная с 5-ого занятия и до конца серии, при выполнении традиционных упражнений ЧСС несколько возрастала. Соответственно возрастала и интенсивность нагрузки: упражнения выполнялись во II зоне интенсивности, а нагрузка являлась средней. Вибрационные упражнения оставались в IV зоне интенсивности, даже, несмотря на то, что ЧСС в сериях несколько снижалась по сравнению с первыми 4-мя занятиями. В целом в реакциях ЧСС при использовании виброупражнения наблюдается определенные закономерности: во-первых, высокие значения при малых дозах вибронагрузки, во-вторых, окончание адаптационных сдвигов к пятому тренировочному занятию.

Известно, что между ЧСС и потреблением кислорода (VO2max) существует линейная зависимость [5,6]. При ЧСС 110-130 уд/мин максимальное потребление кислорода равно 40-45%, при 130-150 уд/мин этот показатель возрастает до 50-55%, при 150-170 уд/мин VO2 max равно 60-65%, 170-180 уд/мин соответствует 75-80% VO2max, при 180-190 уд/мин потребление кислорода составляет 85-9-% от максимального. Исходя из имеющейся объективной зависимости между ЧСС и VO2max можно утверждать, что при интервальных нагрузках с полными интервалами отдыха в ходе выполнения вибрационных упражнений  потребление кислорода на 25-35% выше, чем в таких же по регламенту традиционных упражнениях.

Динамика лактата в серии традиционной и вибрационной тренировок представлена на рисунке 2. Уровень лактата в серии ДВТ изменялся волнообразно: достоверно (P<0,05) повышался от первой ко второй серии с 8,0±0,7 до 10,2±0,6 ммоль/л, снижался от второй к третьей  серии до 7,0±0,5 ммоль/л, снова повышался от третьей к четвертой серии до 10,3±1,0 ммоль/л,   и снижался восьмой серии до 3,5±0,6 ммоль/л. Динамика лактата в традиционной тренировочной серии была такая же, как и в серии ДВТ: на графике можно увидеть достоверное (P<0,05) повышение показателя от первого (4,7±1,2 ммоль/л) ко второму занятию (15,2±5,8 ммоль/л), уменьшение после третьего (12,9±2,3 ммоль/л), повышение после четвертого (14,4±1,6 ммоль/л) и, далее постепенное снижение до конца серии.

 

Рис. 2. Динамика уровня лактата в крови высококвалифицированных спортсменов  после выполнения традиционных и вибрационных упражнений равнозначной регламентации в серии смежных тренировочных занятий 

Следует обратить внимание на наличие характерных особенностей, к которым можно отнести, во-первых, интенсивность ответных реакции на традиционные и вибрационные упражнения в первом тренировочном занятии (1 подход с продолжительностью упражнения до 3 минут). После выполнения традиционного упражнения уровень лактата составлял 4,7±1,2 ммоль/л, а после вибрационного 8,0 ммоль/л, что почти в 2 раза выше. Это можно объяснить тем, что при малых объемах физической нагрузки (до 3-х минут) реакции организма обусловлены  наличием вибровоздействий. Очевидно, что в этом случае именно вибрация, а не физическое упражнение  распознается организмом как стресс-фактор. Однако уже после второго тренировочного занятия (2 подхода, суммарная продолжительность упражнений до 6 минут) характер ответных реакций организма изменялся. В связи с этим можно говорить об отыскании минимально достаточной дозы вибровоздействий (МДДВ), которая имеет следующие характеристики: продолжительность воздействия (экспозиция) –3 минуты, количество движений до 180 при темпе 1 цикл движения за 1 секунду и включении в работу наибольшего количества мышечных групп.

После традиционных упражнений уровень лактата достигал 15,2±5,8 ммоль/л, а после вибрационного 10,2±1,8 ммоль/л. Разница составляла более 5 ммоль/л (50 %). Далее эта тенденция сохранялась при полном совпадении динамики уровней лактата от занятия к занятию. На третьем занятии разница составляла 5,9 ммоль/л, на четвертом 4,1 ммоль/л, на пятом 4 ммоль/л, на шестом 3,5 ммоль/л, на седьмом 5,4 ммоль/л и на 8 – 6,5 ммоль/л.

Итак, первой из обнаруженных особенностей является интенсивность ответных реакции на разный тип нагрузок (вибрационные и традиционные) при полном совпадении регламентации упражнений. При выполнении традиционных упражнений стандартной регламентации уровень лактата на 50% превышает уровень этого показателя после выполнения вибрационных упражнений. Это может быть  связано с улучшенной доставкой кислорода к мышцам под действием вибрации и, соответственно, усилением окислительно-восстановительных процессов, что подтверждается исследованиями пульсовых реакций на дозированную вибрационную нагрузку. Кроме того, имеет значение непосредственное механическое воздействие на мышечную ткань - одновременно с выполнением упражнения происходит активный массаж работающих мышц, усиливающий дренажные эффекты. Другими словами, вибрация препятствует росту уровня лактата на протяжении всей программы и эта ее функция тем активнее, чем выше объем нагрузки в занятиях к концу тренировочной серии.  Второй особенностью является наличие хорошо различимых адаптационных фаз. Динамика изучаемых показателей свидетельствует о том, что первая фаза адаптационных изменений заканчивается после четвертого стимуляционного занятия, а максимальная адаптация к работе достигается после выполнения восьми тренировочных занятий (вторая фаза).

Выводы

  1. Тренировочная нагрузка в серии с применением вибрации при равных условиях регламентации с традиционными упражнениями  вызывает ответные реакции организма, характерные для более интенсивной нагрузки. То есть одинаковые по педагогическим характеристикам (объема и интенсивности) традиционные и вибрационные упражнения вызывают физиологические эффекты, присущие упражнениям, выполняемым в различных зонах мощности
  2. При выполнении традиционных упражнений стандартной регламентации уровень лактата на 50 % превышает уровень этого показателя после выполнения вибрационных упражнений. На наш взгляд это может быть  связано с улучшенной доставкой кислорода к мышцам под действием вибрации и, соответственно, усилением окислительно-восстановительных процессов, что подтверждается исследованиями пульсовых реакций на дозированную вибрационную нагрузку. Кроме того, имеет значение непосредственное механическое воздействие на мышечную ткань - одновременно с выполнением упражнения происходит активный массаж работающих мышц, усиливающий дренажные эффекты
  3. Минимально достаточная доза вибровоздействий (МДДВ), вызывающая достоверные изменения биохимических показателей имеет следующие характеристики: продолжительность воздействия (экспозиция) –3 мин, количество движений до 180 при темпе 1 цикл движения за 1 сек. и включении в работу наибольшего количества мышечных групп

Список литературы

  1. Романов С.Н. Биологическое действие механических колебаний. – Л.: Наука, 1983. – 208 с.
  2. Вибрационная биомеханика. Использование вибрации в биологии и медицине. Под ред. К.В. Фролова. Москва, Наука, 1989.- С.142
  3. Михеев А.А. Особенности Метода Стимуляции биологической Активности // На пути к Сиднею: Сб. научных трудов НИИ ФКиС РБ. – Мн., 2000. – Вып. 2. – С. 100-104.
  4. Михеев А.А. Стимуляция Биологической Активности – эффективный метод управления развитием физических качеств спортсменов // На пути к Сиднею: Сб. научных трудов НИИ ФКиС РБ. – Мн., 2000. – Вып. 2. – С. 107-112.
  5. Платонов В.Н. Адаптация в спорте. – Киев: Здоров’я, 1988. – 215 с.
  6. Платонов В.Н. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте. – Киев: "Олимпийская литература", 1997. – Гл. 3. – С. 476-494.