Вячеслав Дараган

Национальный университет физического воспитания и спорта Украины

Постановка проблемы. Анализ последних исследований и публикаций. К настоящему времени в теории спорта накоплено достаточно научных данных, касающихся вопроса влияния занятий спортом на соматические и вегетативные системы организма, а также возможностей использовании этих данных с целью оптимизации тренировочного процесса. В то же время в литературе отмечается значительно меньше сведений относительно роли сенсорных систем в тренировочной процессе спортсменов, и особенно, в отдельных видах спорта. Следовательно, недостаточно учитывается тот факт, что сенсорные системы играют ведущую роль в организации произвольных движений человека, начало которых предваряется "афферентным синтезом" и сопровождается коррекцией программы движений соответственно сведениям от сенсорных систем об изменяющихся условиях внешней и внутренней среды организма.

Среди основных факторов, определивших в филогенезе развитие механизмов ориентации животных организмов в пространстве, было гравитационное поле Земли и основная его константа - вертикаль [6]. Это явилось основой развития рецепторов, входящих в отолитов аппарат вестибулярной сенсорной системы. В дальнейшем повышение двигательной активности и, в частности, необходимости совершать круговые движения определило развитие другой группы специализированных рецепторов, лежащих в основе полукружных каналов [5].

Проблема формирования, развития и координации произвольных движений человека всегда занимала важное место на всех этапах развития науки. В этой связи следует сослаться на работы П.К. Анохина [1], В.С.Гурфинкеля [4], Bretz K., Jee C. [10], А.Н.Лапутина [6], А.А. Приймакова [7] и др.

Представленная работа включает один из фрагментов обзора литературы, касающегося значения одной из сенсорных систем (вестибулярной) в двигательной деятельности человека.

Работа выполнена согласно плана НИР Национального университета физического воспитания и спорта Украины.

Цель исследования - расширить сведения в этой области научных исследований для оптимизации тренировочного процесса.

Методы исследования - анализ научной литературы.

Результаты исследования. Общее свойство всех живых систем - способность к ориентации в пространстве - является одной из важнейших функций, способствующих сохранению оптимальных условий существования организма. Это свойство усовершенствовалось и развивалось одновременно с усложнением образа жизни живых организмов.

Развитие специализированных рецепторов позволило сохранять динамическое равновесие тела, как в состоянии покоя, так и при движении в трех основных плоскостях, что явилось важным условием активного взаимодействия человека с внешней средой.

Вопрос стабильности равновесия тела человека в пространстве постоянно занимал важное место в исследованиях, проводимых в физиологии труда, в исследованиях, связанных с освоением космоса, в медицине, в области физического воспитания и спорта.

В результате этих исследований решены многие вопросы, связанные с функцией вестибулярной сенсорной системы, хотя на современном этапе ставятся новые задачи относительно изучения вестибуломоторных, вестибуловегетативных, вестибулосенсорных реакций, управление которыми позволит влиять как на совершенствование технического мастерства спортсменов, так и на их общую и специальную физическую подготовленность.

Понять сущность влияния вестибулярной сенсорной системы на двигательную деятельность человека, проанализировать наблюдающиеся вегетативные, сенсорные и моторные реакции, возникающие при раздражении вестибулярного аппарата, возможно, исходя из особенностей структурной организации этой сенсорной системы.

Вестибулярная сенсорная система состоит из периферического отдела, проводящих путей и центрального отдела. Периферический отдел - вестибулярный аппарат - составляет часть внутреннего уха. Морфологически и функционально он подразделяется на два отдела - отолитовую систему и купуло - эндолимфатическую системы (полукружные каналы), имеющие свои рецепторы, которые соединяются с аксонами вестибулярного нерва. Первые невроны вестибулярного анализатора расположены в вестибулярном ганглии. Далее вестибулярный нерв в составе слухового идет в продолговатый мозг, вступая в контакт с нейронами вестибулярных ядер продолговатого мозга, которые связаны с многими отделами центральной нервной системы: спинным мозгом, мозжечком, ретикулярной формацией, глазодвигательными ядрами, корой головного мозга, вегетативной нервной системой.

Центральная часть вестибулярной сенсорной системы находится в височных долях больших полушарий.

Такие широкие анатомические связи вестибулярного аппарата определяют его полифункциональность.

Рецепторы отолитового аппарата воспринимают направление действия силы тяжести во всех трех плоскостях, а конкретно - положение головы в пространстве, а также прямолинейные ускорения и вибрации. Полукружные каналы дифференцируют относительное вращение головы в трех координатных плоскостях пространства .

Нейроны вестибулярных ядер реагируют также и на сигналы, вызываемые движением конечностей в суставах, поворотами тела, а также на сигналы, поступающие от внутренних органов.

Таким образом, вестибулярный аппарат, связанный с соответственно организованной нервной системой высокоразвитых животных и человека включает в себя системы статической и инерциальной регуляции, которые обеспечивают корректировку положения тела в пространстве, определение величины линейных или угловых ускорений при соответствующих видах движений. Интегрирование данных об ускорении дает информацию о скорости движения, а интегрирование скорости позволяет получить представление о пройденном пути.

Проблема формирования, развития и координации произвольных движений человека всегда занимала важное место на всех этапах развития науки.

В этой связи следует сослаться на работы П.К. Анохина [1], В.С.Гурфинкеля [4], Bretz K., Jee C. [10], А.Н.Лапутина [6], А.А. Приймакова [7] и др.

Особое внимание ученых при этом было направлено на такую специфическую форму двигательной деятельности как спортивная, основой которой является освоение и совершенствование технически сложных произвольных движений, выполняемых зачастую в необычайных условиях [3,7,9].

Совершенствование спортивной техники - это проблема управления движением. От техники зависит точность движения - основной компонент эффективности решения двигательной задачи.

В основе современных представлений об управлении и регуляции сложных двигательных действий человека лежат два фундаментальных принципа: принцип цикличности механизма управления движениями и принцип сенсорного (афферентного) синтеза, необходимого для осуществления полезного эффекта [1,2].

В соответствии с этими принципами осуществление координации движения возможно только в том случае, если ЦНС имеет исчерпывающую информацию о происходящем на периферии. Все сигналы из внешнего мира и внутренней среды организма неизбежно должны пройти стадию сенсорного синтеза.

Только в этом случае, считает В.Н.Платонов [8], может быть обеспечена эффективная импульсация мышц и мышечных групп, которые должны участвовать в выполняемом движении. В этом механизме особую роль играет точность афферентных импульсов, поступающих от различных анализаторов: пропреоцептивного, зрительного, вестибулярного и других.

Высокое мастерство управления движениями в качестве основного условия предполагает тонкое дифференцирование пространственных, временных и силовых характеристик движения, что составляет сущность совершенствования технических приемов [3,7]. При этом специфика видов спорта связана, по мнению авторов, как с удельным весом названных характеристик, так и с вариативностью состава анализаторных систем, на базе которых формируются технические приемы.

Учеными в этой области признается ведущая роль в управлении движениями и позами сенсорных систем организма, которые в результате аналитико-синтезирующей деятельности образуют "сенсорные синтезы" - по Н.А.Бернштейну [2] или "афферентные системы" - по П.К.Анохину [2]. По ним в результате обратной связи передается информация в программирующие нервные центры о каждом моменте движения, о состоянии внешней и внутренней среды организма.

Всякий двигательный акт начинается с афферентного синтеза, с обработки необходимой организму информации для реализации приспособительного акта.

Если говорить о роли различных сенсорных систем в управлении произвольными движениями, то, судя по литературным данным, по этому вопросу имеются различные взгляды.

Одни исследователи считают, что в регуляции произвольных движений важное положение занимает зрительная сенсорная система, а проприоцептивные импульсы корректируются зрительной оценкой расстояния или взаимного расположения частей тела [2].

Другие ученые большую роль в регуляции движения отводят соматосенсорной афферентации [4,7,10]. Они считают, что органы проприоцептивной чувствительности являются одним из самых существенных компонентов в общей структуре анализаторной системы человека, регулирующей его вертикальную позу и прямохождение. Проприоцепторами мышц, сухожилий, связок и суставов осуществляется изменение мышечного напряжения, растягивание мышц и сухожилий. Благодаря проприоцепции возможна коррекция, уточнение движений в соответствии с текущими потребностями выполнения произвольного действия.

Важность соматосенсорной функции в регулировании движения показана в исследованиях, где использовалось исключение различных механизмов регулирования - исключение обратной связи визуального, вестибулярного и проприоцептивного анализаторов [7]. Недостаток или помехи в соматосенсорной информации влекли за собой более значительные нарушения в регуляции позы, чем исключение зрительной информации.

Наконец, В.А.Кисляков [3], В.И.Орлов [5], В.Н.Болобан [3] и другие стоят на точке зрения, признающей, что в управлении движениями важная роль принадлежит вестибулярной сенсорной системе, а в безопорном состоянии или при усложненных условиях эта сенсорная система является ведущей. Наиболее компромиссной точкой зрения является признание комплексной природы взаимодействия анализаторов при управлении сложнокоординационными движениями. Сложный и непрерывный процесс дифференцирования свойств пространства осуществляется специальной функциональной системой с участием комплекса анализаторных систем с последующим синтезом этой информации в единое отражение центральной нервной системой.

Одной из составляющих этой функциональной системы является вестибулярная сенсорная система. При этом задача рецепторов лабиринтов в этом процессе заключается в слежении за изменениями в пространстве положения анатомо-физиологического центра черепа. Эта информация обогащается информацией других модальностей - зрительной, слуховой и информацией о рефлексах положения. И все же важнейшим процессом в этой системе ориентации в пространстве является, по мнению автора, поступление информации от лабиринтных рецепторов.

Преимущественное значение каждого из анализаторов как для различных видов спорта, так и для элементов сложного двигательного акта, неодинаково. Доминирующее значение того или иного анализатора в сложной функциональной системе является динамическим и определяется действием факторов внешней среды [7,9].

Значительная роль вестибулярной сенсорной системы в организации движений в пространстве и особенно в регуляции позы тела была определена учеными еще вначале ХХ века.

Было установлено, что перерезка вестибулярного нерва и нарушения лабиринта приводят к нарушениям двигательной деятельности и поз тела.

Позднее было подтверждено значительное влияние вестибулярной сенсорной системы на функцию анализа пространственных отношений, считая его одним из важнейших компонентом систем, как ориентации организма в пространстве, так и в решении большинства двигательных задач [3,4,6 и др.].

Н.А.Бернштейном в монографии "О построении движений" представлена роль различных сенсорных систем в организации движений и решении двигательных задач. По заключениям автора вестибулярная сенсорная система участвует в организации и управлении движений почти на всех пяти уровнях "построения движений", а на уровне спинальном (уровень В) и уровне С является ведущей.

Таким образом, можно согласиться с точкой зрения указанных исследователей, что одно из важных мест в полианализаторном обеспечении статокинетической координации принадлежит вестибулярному анализатору, который является быстрым и специфическим информатором о положении гравитационной вертикали при перемещении тела, обеспечивая при этом ориентацию тела и перераспределение мышечного тонуса. Вестибулярная сенсорная система играет одну из ведущих ролей в статокинетической устойчивости, что выражается в способности длительно удерживать определенную позу.

Эффективность многих видов спортивной деятельности в значительной степени определяется позой, предваряющей движение, а в некоторых видах спорта способностью длительное время удерживать определенную позу при выполнении сложнокоординационных действий [3,7].

В дальнейшем работы В.С.Гурфинкеля [4], исследования В.Н.Болобана [3], А.А.Приймакова [7] и других специалистов расширили понимание статокинетической устойчивости при выполнении спортивных упражнений и особенно в видах спорта со сложной координационной структурой движения. Под статокинетической устойчивостью эти авторы подразумевают способность сохранения пространственной ориентировки и функции равновесия на фоне стабильной работоспособности при воздействии на организм различных факторов, возникающих при перемещении в пространстве. Такое понимание статокинетической устойчивости предполагает прямую зависимость между степенью вестибулярной устойчивости и качеством выполнения движения, что следует из работ , K.Bretz [10].

Устойчивость равновесия тела человека является весьма существенным фактором, определяющим достижение высоких результатов в спорте.

Но даже вертикальная поза неустойчива, ее поддержание имеет дискретный характер, сопровождается непроизвольными постоянными колебаниями общего центра масс тела и отдельных звеньев относительно друг друга [6,7]. Для поддержания вертикальной позы требуется сложное управление.

Благодаря исследованиям В.С.Гурфинкеля [4], сложилась концепция регуляции позы. По его данным вертикальная стойка достигается благодаря тому, что организм постоянно функционирует как система автоматического регулирования со своими регуляторами, каналами, связями.

При выходе из состояния равновесия человек производит коррекцию поверхности опоры - в этом случае срабатывает обратная связь, в чем активно участвует вестибулярная сенсорная система.

А.А.Приймаков [7] выделяет факторы, которые влияют на устойчивость позы. Основные из них: величина опорной поверхности, положение ОЦМ тела, степень использования автоматических механизмов поддержания позы, возрастной уровень, в котором возможно поддержание позы, степень участия и взаимодействие сенсорных систем .

Уровень участия сенсорных систем в регуляции устойчивости позы, по данным А.А. Приймакова различен и различия, начинают проявляться в условиях, усложняющих сохранение равновесия (уменьшение площади опоры, "выключение" зрения, чрезмерное раздражение вестибулярного аппарата). Регуляция позы особенно осложняется при действии последнего фактора.

Таким образом, многочисленными исследованиями установлено значительная роль вестибулярной сенсорной системы в управлении произвольными движениями и позами. Следует отметить, что имеется еще одна недостаточно освещенная сторона взаимосвязи вестибулярной сенсорной системы с движением, а именно - ее влияние на вегетативный статус организма, хотя каждый двигательный акт именно через вегетативные системы связан с его энергетическим обеспечением.

Вестибуловегетативные реакции осуществляются через мозжечок, который тесно связан с вегетативной нервной системой, а также через ретикулярную формацию, которая посылает импульсы к гипоталамо-гипофизарному комплексу, регулирующему сердечно-сосудистую, дыхательную системы, температуру тела, водно-солевой обмен, эндокринные функции и другие.

По данным В.А.Кислякова, И.В.Орлова [5] при длительном действии вестибулярных стимулов участие вегетативных компонентов в ответных реакциях организма резко возрастает и может привести к возникновению реакции напряжения [stress по Селье]. При этом включается весь комплекс защитно-восстановительных реакций организма. Следовательно, чрезмерное вестибулярное раздражение по длительности является типичным стрессовым фактором, вызывающим в организме характерные для этого фактора реакции. Такие неблагоприятные реакции могут возникать при длительном специфическом раздражении вестибулярной сенсорной системы, а именно: при марафонском беге, легкоатлетическом беге на длинные дистанции, гребле, в некоторых видах спортивных игр (футбол, хоккей и др.). В этих случаях снижается функциональная устойчивость вестибулярной сенсорной системы и ее чувствительность, что вызывает не только неадекватные вегетативные реакции, но и нарушение точности выполнения перемещений тела в пространстве. Уровень указанных изменений связан с исходным функциональным состоянием вестибулярной системы, что предполагает возможность активного воздействия на эту систему в процессе тренировочных занятий с целью повышения ее функциональных свойств.

Выводы. Из изложенного следует, что благодаря своей полифункциональности вестибулярная сенсорная система играет большую роль в организации и выполнении произвольных движений человека и особенно в спортивной деятельности. Многие вопросы этого направления исследований до сих пор остаются малоизученными и особенно относительно конкретных видов спорта. Расширение сведений в этой области способствует нахождению направлений научных исследований для использования данных на пути совершенствования подготовленности спортсменов.

Дальнейшие исследование следует направить на более глубокое изучение рассмотренных в работе проблем.

Литература

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М.: 1975. - 407 с.

2. Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. - М.: Медицина, 1966. - 156 с.

3. Болобан В. Система обучения движениям в сложных условиях поддержания статодинамической устойчивости: Автореферат, диссертация доктора педагогических наук. - Киев: 1990. - 42 с.

4. Гурфинкель В.С., Левик Ю.С. Сенсорные комплексы и сенсорная интеграция// Физиология человека. - М.: 1981, № 3. - С 400.

5. Кисляков В.А., Орлов И.В. Вестибулярная система// Физиология сенсорных систем. - Л.: Медицина, 1976. - 400 с.

6. Лапутин А.Н. Совершенствование технического мастерства спортсменов высокой квалификации// Наука в Олимпийском спорте. - М.: 1997. - С 78-83.

7. Приймаков А.А. Структурно-функциональная организация взаимодействия систем организма при регулировании позы и движения человека: Автореферат, диссертация доктора биологических наук. - К.: 1996. - 32 с.

8. Платонов В.А. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте. - К.: Олимпийская литература. - 1998. - 582 с.

9. Ровний А.С. Сенсорнi механiзми управлiння точнiсними рухами людини. - Харкiв: Харкiвський державний iнститут фiзичноi культури. - 2001. - 205 с.

10. Bretz K., Lee C. Static balance and motor coordination in elderly.: /Eds./ Hakkinenk., Keskinen K.L., Komi P., Mero A. - 1998 - pp 128-129.

Поступила в редакцию 27.07.2003г.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!