Гимнастика. Секреты эффективного движения. Биомеханика. Структура. Техника
- -
- 100%
- +
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 временнóм 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 (1½ Fmax).
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 бóльшую 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 бóльшей, 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 напряжение11. 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).