Правило размера Ханнемана

 

Автор: Андрей Антонов 

«Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге - везде окончательным фактом является мышечное движение» Иван Михайлович Сеченов.

Мне очень нравится это выражение великого русского физиолога. Любое изменение положения тела человека или его отдельных частей относительно друг друга в пространстве совершается благодаря сокращению его мышц. От легкой дрожи ресниц до подъёма 300-килаграммовой штанги. Особенно поражает с какой точностью осуществляется регуляция мышечного напряжения в главном инструменте человека – руке, и в первую очередь в мышцах кисти и пальцев. Каким же образом мы достигаем такую точность движения?
Скелетными мышцами, в отличие от гладких мышц, мы управляем осознанно с помощью нервной системы. Команду на выполнение произвольных движений отдает двигательная область коры головного мозга (ДОКГМ), которая находится за лобной долей. ДОКГМ посылает нервный импульс, который проходит через мозговой ствол вдоль спинного мозга и поступает в нервную сеть мышцы, для которой была отдана команда. Нервный импульс — это волна возбуждения, которая распространяется по нервному волокну и служит для передачи информации от центральной нервной системы (ЦНС) к ее исполнительным аппаратам – мышцам и железам, внутри ЦНС, и от периферических рецепторных (чувствительных) окончаний к нервным центрам.
Управление сократительной активностью мышцы осуществляется с помощью большого числа мотонейронов – нервных клеток, тела которых лежат в спинном мозге, а длинные ответвления – аксоны в составе двигательного нерва подходят к мышце. Войдя в мышцу, аксон разветвляется на множество веточек, каждая из которых подведена к отдельному волокну. Таким образом, один мотонейрон иннервирует целую группу волокон, которая работает как единое целое. Система, включающая в себя мотонейрон, аксон и совокупность мышечных волокон, получила название «двигательная единица» (ДЕ). Этот термин ввел в употребление британский нейрофизиолог Ч. Шеррингтон, Charles Sherrington, 1857-1952.
Мышца состоит из множества ДЕ и способна работать не всей своей массой, а частями, что позволяет регулировать силу и скорость сокращения. Количество ДЕ остается неизменным у человека на протяжении жизни и не поддается тренировкам (Физиология человека, 1998). ДЕ имеют свой порог возбуждения и в зависимости от уровня порога делятся на низкопороговые и высокопороговые. От размера мотонейрона зависит максимальная частота импульсации, поскольку размер мотонейрона поменять невозможно, то мышечная композиция наследуется и практически не меняется под действием тренировочного процесса. Низкопороговые ДЕ имеют небольшое клеточное тело мотонейрона, тонкий аксон и иннервируют от 10 до 180 МВ. Высокопороговые ДЕ имеют большое клеточное тело мотонейрона, толстый аксон и иннервируют от 300 до 800 МВ (Дж. Х. Уилмор. Д. Л. Костилл. Физиология спорта). В крупных мышцах количество МВ в высокопороговых ДЕ еще больше. Например, в двуглавой мышце плеча - 750 - 1000, в медиальной головке икроножной мышцы - 1500 - 2000 (И. Рюэгг, 1985).
Как я уже сказал, каждая ДЕ имеет свой порог возбуждения, напрямую зависящий от размера мотонейрона. Если возбуждение ниже порогового - ДЕ не активна. Если на уровне порога или выше ДЕ возбуждается, и все ее МВ сокращаются с максимально возможной для них мощностью по принципу «всё или ничего». То есть если порог ДЕ составляет 20 Гц, то при пульсации ниже 20 Гц ДЕ не активна, при достижении 20Гц активизируется и показывает максимальную мощность и дальнейшее увеличении частоты пульсации до 50 или 100 Гц не вносит в ее работу никаких изменений. Данный закон рекрутирования (вовлечения в работу) ДЕ получил название «правило размера» Ханнемана. В 60-х годах прошлого века, исследования профессора физиологии гарвардского университета Элвуда Ханнемана показали, что каждая ДЕ достигает тетануса при своем пороге частоты пульсации. Низкая частота пульсации, передающаяся из двигательных центров коры головного мозга, не позволяет включать в работу ВПДЕ, а высокая может включить в работу практически все ДЕ.
Управлять силой мышечного сокращения можно только усиливая или ослабляя частоту нервного импульса, либо вовлекая в работу новые ДЕ, либо наоборот, выключая из работы задействованные ДЕ. Каждая последующая по уровню пороговости ДЕ имеет большее количество МВ. Причем разница по количеству МВ между соседними ДЕ растёт с увеличением порога возбудимости и если низкопроговые ДЕ (НПДЕ) могут разниться в несколько МВ, то ВПДЕ разнятся между собой уже в десятки или сотни МВ.
Исходя из этого можно сделать вывод, что наиболее точные движения можно совершать при наименьшем мышечном напряжении, когда, рекрутируя новые ДЕ, мы регулируем силу мышцы десятками новых МВ вовлеченных в работу. Это легко проверить простым экспериментом. Достаточно несколько раз расписаться мелом на школьной доске. Автографы будут практически идентичны. А потом повторить задание прикрепив к запястью пишущей руки отягощение, например, 16-и килограммовую гирю. Полученные каракули будут иметь мало общего с автографами первого задания и при этом они будут разительно отличаться между собой. И немудрено. Ведь в этом задании рекрутируются БМВ и регуляция движения при включении в работу новой ДЕ осуществляется уже не десятками, а сотнями МВ, что неминуемо ведет к потере точности движения. Представляется очевидным, что чем тоньше и слабее у человека низкопороговые ММВ, тем большую точность движения он способен продемонстрировать. Очень сложно представить скрипача, пианиста, мастера-часовщика или вора-карманника - атлетом с хорошо развитой мускулатурой. Наоборот, представители этих профессий очень берегут свои руки и не приемлют силовые нагрузки. Особенно противопоказаны им статические и статодинамические тренировки. Стоит просто регулярно поносить в руках тяжелые сумки, то есть создать в мышцах сгибателях пальцев предпосылки для гипертрофии ОМВ, и точность движений у них сразу уменьшится.
В Японии в 70-е-80-е годы прошлого века при изготовлении электронной аппаратуры ведущие компании использовали детский труд. Цех, в котором производилась пайка микросхем, располагался на специальном судне, которое дрейфовало в определенной зоне океана, где были зафиксированы минимальные значения магнитных полей. Паяли микросхемы исключительно девочки 10-12-и летнего возраста. Эмпирическим путем японцы выявили, что именно этот контингент наиболее способен к выполнению самых тонких и точных движений. Кстати, возможно по этой же причине художники специалисты по лаковой миниатюре в большинстве своем женщины, в то время как среди художников, пишущих на холстах, преобладают мужчины.
Отсюда вывод. Силовой тренинг рук, особенно в статическом и статодинамическом режиме, категорически противопоказан профессиям требующим большой точности движений.
А как же обстоят дела в спорте, когда точность необходима при выполнении движений требующих значительного приложения силы. Здесь картина диаметрально противоположная!
Представим себе баскетболиста попадающего с линии штрафного броска в корзину 10 из 10. Это совсем не редкость в этом виде спорта. Траектория полета мяча при выполнении всех попыток отличается крайне незначительно, область попадания в корзину находится в пределах 1-2 см. Но стоит этому же баскетболисту отойти за 6-и метровую линию и точность бросков разительно падает. Различия траектории полёта мяча существенны. Зона попадания мяча увеличивается до 10 – и и более см. Что же случилось с нашим баскетболистом? Бросок из-за 6-и метровой линии требует большей силы. Спортсмену приходится рекрутировать БМВ. И если к примеру, выполняя штрафной бросок он прикладывал усилие, при котором наиболее высокопороговая ДЕ из рекрутированных включает в себя 150 МВ, сейчас ему приходится прикладывать такое усилие, что самая ВПДЕ имеет уже 300 МВ. Цифры, конечно, условные. Точность движения при этом естественно падает. Но, построив эту модель, мы можем предположить, что если мы будем планомерно тренировать ОМВ мышц, задействованных в броске, и добьёмся их значительной гипертрофии, то для выполнения 6-и метрового броска нам потребуется рекрутировать значительно меньшее количество ДЕ. И в этом случае значительное увеличение силы ММВ с лихвой компенсируется меньшим количеством ДЕ, вовлеченных в работу. И пусть каждая ДЕ сейчас проявляет большую силу, но мы рекрутируем в броске ДЕ со 150 или 180 ДЕ, но не с 300. И соответственно получаем большой выигрыш в точности движения.
Идею о повышение точности штрафных ударов и бросков путём тренировок ОМВ предложил профессор В. Н. Селуянов. Точнее он математически вывел ее из построенной модели. Вот что он пишет в своей книге «Футбол: проблемы физической и технической подготовки»:
В рабочей гипотезе мы исходили из того, что удары на точность не выполняются в полную силу, поэтому ОМВ являются основными исполнителями производства внешней силы для выполнения точного дара в футболе. Поэтому увеличение силы ОМВ должно приводить к росту силы и точности выполнению ударов. Динамические локальные силовые упражнения для тех же мышечных групп не могут дать того же эффекта, поскольку могут дать развитие только ГМВ, которые в точностных двигательных действиях имеют менее существенное значение по сравнению с ОМВ.
Для проверки гипотезы о возможном влиянии силы ОМВ на точность и силу ударов в футболе был выполнен долговременный педагогический эксперимент.
В эксперименте принимали участие две группы спортсменов – футболистов одного возраста 14-15 лет. Первая группа использовала в тренировочном процессе динамические силовые упражнения, вторая группа применяла статодинамический режим. По окончании эксперимента в первой группе точность выполнения ударов с 11 м и с 30 м выросла на 7,9 и 8.0% соответственно. Во второй группе точность выполнения ударов выросла на 15,5 и 21,1% соответственно. Более подробно с результатами эксперимента вы можете ознакомиться в указанной мной книге.
Как видите, при одних условиях для повышения точности движений статодинамическая тренировка категорически противопоказана, а при других является очень эффективным средством. Умение правильно строить модели по биологическим законам даёт огромные возможности в создании новых инновационных методик тренировки. Ни одному тренеру практику даже в голову не могла прийти идея о том, что тренировка ОМВ в статодинамическом режиме может значительно повысить точность выполнения ударов. Приседание в статодинамике и точный удар по мячу внешне не имеют ничего общего между собой. А построив правильную модель, специалист по спортивной адаптологии сразу же увидит резерв точности удара в гипертрофии ОМВ и предложит соответствующую тренировочную программу.
Будущее в спорте за математическим моделированием и предсказанием срочных и долговременных адаптационных процессов в организме спортсменов на его основе. Чем сейчас и занимается спортивная адаптология.