Книга: Физиология силы

Глава 6 Тренировочные программы развития силы

Глава 6

Тренировочные программы развития силы

Повышение силовых способностей происходит лишь в том случае, когда выполняются значительные по величине сокращения скелетных мышц. Поэтому основная задача процесса силовой подготовки состоит в том, чтобы обеспечить при выполнении физических упражнений довольно высокую степень мышечных напряжений (А.С. Медведев, 1986; В.Н. Платонов, 2004; M.H. Stone et al., 2007). В силовых тренировочных программах применяются различные способы создания субмаксимальных и максимальных напряжений: поднимание предельных отягощений небольшое число раз; поднимание непредельного веса максимальное количество раз – «до произвольного отказа»; преодоление непредельных отягощений с максимальной скоростью; преодоление внешних сопротивлений при постоянной длине мышц; стимулирование сокращения мышцы за счет веса преодолеваемого груза или собственного тела и другие (А.С. Медведев, 1986; Ю.В. Верхошанский, 1993; В.Н. Платонов, 1997; В.Н. Курысь, 2004; А.А. Василенко, 2006; А.В. Воронов и др., 2006; J.M. Wilson et al., 2013; А.Д. Минигалин и др., 2015). При планировании и реализации любых силовых тренировочных программ очень важен выбор величины преодолеваемого сопротивления или поднимаемого груза. Обычно внешняя нагрузка выражается в процентах от максимальной величины груза (сопротивления), который тренирующийся может поднять или преодолеть 1 раз. В практике тренировок дозированная стандартизация груза (сопротивления) осуществляется использованием концепции повторного максимума (ПМ). Повторный максимум – это максимальный груз, который занимающийся может поднять (преодолеть) заданное количество раз до наступления утомления (T. DeLorme, A. Watkins, 1948). Следовательно, 1ПМ – это груз, который можно поднять 1 раз, 2ПМ – 2 раза, 3ПМ – 3 раза и т. д. В начале тренировочного микроцикла определяется однократно поднимаемый максимальный груз, а затем устанавливается повторный максимум и количество подходов в каждой тренировке данного микроцикла. Перед следующим микроциклом вновь определяется максимальный груз, который может быть поднят один раз, и в соответствии с ним устанавливается новый ПМ и число подходов в тренировках этого микроцикла.

В современной литературе, посвященной вопросам силовой подготовки, обычно выделяют следующие силовые тренировочные программы: изометрические, концентрические, эксцентрические, изокинетические (Dg. Jilmor, D.L. Kostil, 1997; M.H. Stone et al., 2007; А.В. Самсонова, 2011).

Изометрические программы. Основой таких программ является напряжение мышц без изменения их длины, при фиксированном суставном угле. Изометрические силовые тренировки получили довольно широкое распространение после публикации работы R. Hettinger и E. Muller (1953). Авторы выявили, что максимальная сила может быть увеличена на 5 % в неделю при выполнении изометрического сокращения мышечной группой в течение 6 с (2/3 максимального усилия) 1 раз в день, 5 тренировок в неделю. Повышения мышечной силы не наблюдалось при увеличении напряжения (до максимума) или числа и длительности сокращений. Эти данные послужили основой для создания концепции силовых изометрических тренировочных программ.

В дальнейших исследованиях изучались: оптимальные величины выполняемого усилия, число и длительность изометрических сокращений. Результаты этих исследований оказались противоречивыми. Некоторые из них подтвердили оригинальные результаты T. Hettinger и E. Muller (C. Morehouse, 1967; G. Rarick, G. Larsen, 1958), другие – нет (M.Asa, 1957; W. Liberson, M. Asa, 1959; E. Muller, W. Rohmert, 1963; C. Walters et al., 1960). Интересная работа была проделана E. Muller (1963), который экспериментально доказал, что максимальная изометрическая сила может быть развита более успешно 5-дневной тренировкой в неделю, с тренировочным занятием, включающим 5-10 максимальных усилий, удерживаемых в течение 5 с каждое. В исследовании J. Schott at al. (1995) установлено, что продолжительные, более длительные (4 подхода, 1 повторение за 30 с, 1 мин отдыха между подходами) изометрические сокращения в 70 % от максимального произвольного сокращения (МПС) более эффективны для увеличения изометрической силы мышц левой ноги, чем короткие прерывистые программы (4 подхода, 10 повторений за 7 с, 2 с отдыха между повторениями, 2 мин отдыха между подходами) для правой ноги. Различие эффектов сравниваемых тренировочных программ авторы объясняют более значительными изменениями в фосфатном метаболизме и pH крови, происходящими в левой ноге, выполнявшей более продолжительные сокращения (J. Schott et al., 1995).

Изометрические тренировочные программы, отличающиеся по своей структуре и содержанию, тем не менее могут способствовать значительному приросту силы. Очевидно, не может быть единственной силовой программы, которая была бы самой эффективной для каждого человека. Вероятно, описанная Е. Muller (1963) программа может обеспечить удовлетворительные результаты для многих занимающихся силовой подготовкой.

При выполнении изометрических тренировочных программ следует учитывать, по крайней мере, два фактора. Развитие силы происходит в том суставном угле, при котором тренируется мышечная группа (M. Lindh, 1979). Это, естественно, определяет особенности изометрической тренировки из-за ее статической природы. Следовательно, если сила должна проявляться в разных суставных углах, то изометрические упражнения необходимо выполнять отдельно в каждом из этих суставных углов.

Второй фактор связан с изменениями в кровяном давлении, поскольку значительные по величине изометрические сокращения всегда сопровождаются натуживанием (А.Н. Воробьев, 1977). При натуживании задерживается дыхание, а также повышается внутригрудное, внутрилегочное и внутрибрюшное давление. Указанные выше изменения в целом аналогичны тем, которые происходят при так называемом феномене Вальсальвы (Valsalva) (M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008). Этот феномен проявляется при выполнении выдоха с закрытой голосовой щелью. В таких условиях воздух не может быть удален, поэтому внутригрудное давление заметно возрастает до величины, достижение которой может привести к чрезмерной деформации вен, по которым кровь возвращается к сердцу, т. е. – к коллапсу. Такое увеличение внутригрудного давления, наряду с другими многочисленными факторами, вызывает повышение систолического и диастолического давления крови сверх величин, регистрируемых в ходе упражнений, в которых феномен Вальсальвы не проявляется. Даже если феномена Вальсальвы в процессе поддержания изометрического сокращения можно избежать за счет выполнения выдоха, многие клиницисты возражают против использования изометрической мышечной активности для восстановления деятельности сердца пациента. При надлежащем наблюдении такие пациенты могут выполнять прогрессивно нарастающие умеренные статические усилия, которые, однако, не достигают величин, вызывающих возникновение феномена Вальсальвы.

Специфичность изометрических тренировочных программ в сравнении с динамической тренировкой показана в исследовании скелетных мышц (мышца, приводящая большой палец кисти) у человека (M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008). После 3-месячной сравнительной изометрической (10 ежедневных 5-секундных сокращений) или динамической (100 ежедневных пол-секундных подъемов груза) тренировки у испытуемых вызывался мышечный ответ на супрамаксимальную электрическую стимуляцию периферического нерва. Одно из достижений такого типа стимуляции заключается в том, что в данном случае сокращаются все мышечные волокна и устраняются различные эффекты субъективной мотивации. Изометрическая тренировка вызвала значительные улучшения в максимальном тетаническом сокращении, тогда как динамическая тренировка приводила к значительному приросту в скорости развития напряжения. Следовательно, статическая сила может быть скорее увеличена изометрической тренировкой, а динамическая – динамической. Необходимо учитывать, что при изометрической тренировке прирост силовых качеств сопровождается уменьшением скоростных возможностей спортсменов, что проявляется через несколько недель силовой тренировки (А.Н. Воробьев, 1989; В.Е. Чурсинов, 2011).

Известно, что время удержания груза и число повторений существенно уменьшаются для статических и динамических упражнений, если груз или преодолеваемое сопротивление превышают уровень 15–20 % МПС (M. Hagberg 1981). Такое уменьшение связано с окклюзией (закупоркой) потока крови к сокращающимся скелетным мышцам. Если динамическое упражнение выполняется медленно, то не отмечается больших различий в кривых нарастания статического и динамического утомления, потому что окклюзия кровяного потока примерно одинакова. В процессе умеренных по величине статических усилий, таких как 5 % МПС (в течение 1 ч), кровяной поток не уменьшается, поскольку мышцы получают адекватное кровоснабжение (G. Siogaard, 1988; G. Siogaard et al., 1986).

Концентрические программы. Концентрические силовые программы основаны на выполнении физических упражнений, предусматривающих преодолевающий характер работы, одновременное напряжение мышц и укорочение их длины. При выполнении упражнений с отягощениями (штангой, набивными мячами и др.) сопротивление не изменяется на протяжении всего движения. Доступность метода при достаточно высокой его эффективности и простота применяемого в этом случае оборудования позволяют решать задачи двигательной подготовки, связанной с созданием силового фундамента и развитием максимальной силы (В.В. Кузнецов, 1975; О.Л. Виноградова, 2004; А.А. Василенко, 2006).

Одна из первых концентрических программ с прогрессивно возрастающим весом была предложена Т. DeLorme, А. Watkins (1948). Их тренировочная программа состояла в целом из 30 повторений за тренировку для каждой группы мышц, выполняемых в течение 3 подходов по 10 повторений в каждом следующим образом: 1-й подход – 10 повторений с грузом в 1/2 10ПМ; 2-й подход – 10 повторений с грузом в 3/4 10ПМ; 3-й подход – 10 повторений с грузом 10ПМ.

Самая важная часть этой программы – третий подход (т. е. 10 повторений с полным 10ПМ отягощением), который предусматривает преодоление наиболее значительного по величине груза. Изменения в подходах 1 и 2 заметно не влияют на результат. Авторы рекомендовали 4-дневную тренировку в неделю, указав, что 5 тренировочных дней являются предельным уровнем, которые могли быть выполнены без развития признаков неполного восстановления организма занимающихся силовой подготовкой.

В исследовании по изучению прироста силы под влиянием 2-дневной и 3-дневной тренировки (3 подхода по 6 или 8ПМ) наблюдались одинаковые эффекты (L. W.Gregory, 1981). В настоящее время большинство авторов рекомендует проводить цикл из

3– 4 силовых тренировок не 3–4 дня подряд, а в разные дни недели.

В целом ряде исследований экспериментально определялось оптимальное число подходов и повторений, которые могли бы обеспечить наиболее эффективное увеличение силы (R. Berger, 1965; R. Berger, B. Hardage, 1967; B. Ullrich et al., 2010). Были изучены концентрические силовые программы с частотой тренировок 3 раза в неделю и продолжительностью от 8 до 12 недель. Самое значительное улучшение силы наблюдалось при 3 подходах, каждый из которых составлял 6ПМ нагрузки (R. Berger, 1962). По мнению R. Berger (1962), R. Withers (1970), оптимальное число повторений в одном подходе составляет от 3 до 9 раз. Выявлено, что максимальный прирост силы достигается более экономично при использовании наибольшего отягощения и малого числа повторений. Анализ работ по изучению концентрических силовых программ позволяет заключить, что не существует единственно верной комбинации из числа подходов и повторений, которая приводила бы к оптимальному повышению силы у каждого человека. При существующих некоторых разногласиях в вопросе отдельных деталей силовых тренировочных программ есть одно общепризнанное утверждение: при развитии силы необходимо использовать упражнения с прогрессивно нарастающим сопротивлением (грузом) в субмаксимальном и предельном диапазонах.

Эксцентрические программы. Эксцентрические силовые тренировочные программы предусматривают выполнение двигательных действий уступающего характера, с торможением и сопротивлением воздействию внешней нагрузки и одновременным растягиванием мышц. Уступающий характер выполняемого движения достигается за счет использования больших отягощений, обычно на 10–30 % превышающих доступные, при преодолевающих двигательных действиях. Уступающие двигательные действия более утомительны по сравнению с преодолевающими и статическими упражнениями. Они приводят к большому накоплению в мышцах продуктов распада. Установлено, что эксцентрические движения обеспечиваются активностью меньшего количества мышечных волокон по сравнению с упражнениями концентрического характера. Большая нагрузка на меньшее число мышечных волокон является определенным риском их повреждения и может привести к нарушению структуры саркомеров и Z-линий, воспалению, отечности, появлению болевых ощущений. Однако работа уступающего характера является эффективным способом достижения максимального растягивания мышц, что способствует одновременному развитию силовых качеств и гибкости (В.Н. Платонов, 2004; В.М. Зациорский, 2009).

Силовые тренировочные программы, связанные с эксцентрическим типом сокращения, не совсем обычны. Более того, они в меньшей степени адаптированы для использования тренерами, чем другие. Имеющиеся в научной литературе сведения об использовании эксцентрических силовых программ указывают, что прирост мышечной силы может быть обеспечен и ими (R. Laycoe, R.Marteniuk, 1971; D.R. Moore et al., 2012). При сравнительном анализе тренировочных эффектов эксцентрических и других программ выявлено, что эксцентрические программы не эффективнее других (B.L Johnson et al, 1976; M. Singh, P. Karpovich, 1967).

Исследование R. Smith, O.M. Rutherford (1995) показало, что при использовании в эксцентрической тренировке грузов, превышающих на 35 % величину сопротивления, применяемого в концентрической тренировке, именно последняя вызывала более значительное повышение изометрической силы с небольшими различиями в изокинетической силе. Авторы предположили, что не только величина усилий, а и метаболическая стоимость имеет значение для прироста силы и мышечной гипертрофии в процессе эксцентрической тренировки.

Известно, что отсроченные мышечные повреждения – во многом следствие эксцентрических сокращений (M.H. Stone et al., 2007). Такой эффект ограничивает их использование в практике силовой подготовки спортсменов. С учетом своих определенных преимуществ эксцентрические силовые программы применяются в терапии и реабилитации (P. Rasch, 1971). Установлен значительный прирост мышечной силы при длительной (8 недель) эксцентрической тренировке (J. Friden et al., 1983). Такая продолжительная тренировка на модифицированном велоэргометре вызывала не только небольшое повышение динамической концентрической силы мышц, но и огромный (375 %) прирост объема эксцентрической работы. После окончания тренировки наблюдались незначительные повреждения миофибриллярного аппарата по сравнению с теми, которые вызывались прежде однократными максимальными реализациями эксцентрического сокращения. Очевидно, что ткани приспосабливаются к повторным реализациям эксцентрических усилий так же, как и при использовании других моделей тренировки. Эти результаты дают определенные основания для более внимательного рассмотрения вопроса о применении эксцентрической силовой тренировки в таких видах спорта, как спортивная гимнастика и борьба, в особенности, если проблема мышечных повреждений может быть решена.

Изокинетические программы. Проведение изокинетических тренировочных программ возможно лишь при наличии специальных тренажеров. В этом случае двигательное действие осуществляется при постоянной скорости движения. Мышцы преодолевают сопротивление и развивают максимальное напряжение на всей траектории изменения суставного угла. Динамометрический тренажер автоматически изменяет внешнюю нагрузку – повышает в тех суставных углах, где мышцы способны развивать большое усилие, и понижает в тех углах, где оно меньше. Преимуществом изокинетических программ является значительное сокращение времени выполнения упражнений, снижение риска вероятности травм, быстрое восстановление в процессе самой работы. Серьезный недостаток применения таких программ состоит в громоздкости, сложности и высокой стоимости используемого в этом случае оборудования (Ю.В. Корягина, 2003; M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008).

Изокинетические программы являются новейшим видом среди программ силовой подготовки, и поэтому были проведены многочисленные исследования эффективности их применения (G. Cote et al., 1988; C. Johansson et al., 1989; M.E. Feltner et al., 1994;

C.E. Hill et al., 2015). Гипотетически предполагалось, что изокинетические упражнения могут привести к наиболее значительному повышению мышечной силы, поскольку такие упражнения обеспечивают развитие максимального мышечного напряжения на всей траектории суставного движения. В этом случае активируется наибольшее количество двигательных единиц (ДЕ). Многократная активация большого числа ДЕ в конечном итоге может обеспечить более значительный тренировочный эффект по сравнению с другими силовыми программами.

Следует заметить, что высокий уровень мотивации спортсменов при использовании изокинетических движений в тренировке имеет ключевое значение. Аппаратура обеспечит движение на заданной скорости, даже если занимающиеся будут развивать усилия меньше максимальных. Если вначале исследуемый не показывает объективный результат, он легко может повысить его в последующих тестах. Способы мотивации в процессе проведения тестирования должны особо учитываться клиницистами, которые используют изокинетическое тестирование в мониторинге прогресса посттравматической реабилитации (R.A. Harter et al., 1990).

Образцы прироста мышечной силы при использовании изокинетических программ представлены на рис. 6.1 и 6.2. На рис. 6.1 показано влияние на прирост изокинетической силы 7-недельной (4 дня в неделю) тренировочной программы, в которой исследуемые выполняли сгибание и разгибание в коленном суставе с постоянной скоростью 180° в секунду.

Испытуемые выполняли сгибание-разгибание одной ногой в течение 6 с 10 раз, с отдыхом в 114 с между каждым повторением, а другой ногой – дважды в течение 30 с, с 20-минутным отдыхом между повторениями. Следует отметить 3 основные факта.

Рис. 6.1. Прирост силы под влиянием 7-недельной изокинетической тренировочной программы (M.L.Foss, S.J. Keteyian, 2008)

Увеличение силы для сгибания в колене (и разгибания, хотя это и не показано на рис. 6.1) было одинаковым в мышцах ноги, тренированной 6-секундными реализациями работы, и для ноги, тренированной 30-секундными реализациями.

Мышцы каждой ноги тренировались в целом по 60 с в день, 4 раза в неделю, в течение полных семи недель. Следовательно, суммарное тренировочное время всей программы составляло 28 мин. Это показывает, что для повышения мышечной силы посредством изокинетических сокращений не нужен большой объем тренировки.

Каждая из тренировочных программ вызвала одинаковые приросты силы на равной или более низкой скорости движения, но не превышающей скорость, с которой проводилась тренировка – 180° в секунду. Такая «специфичность скорости» имеет практическое значение для спортсменов, поскольку указывает, что спортивная силовая тренировка должна проводиться на скоростях, приближающихся или превосходящих имеющие место в основной (соревновательной) спортивной деятельности. Результаты, представленные на рис. 6.2, очень хорошо согласуются с описанными выше данными.

Рис. 6.2. Прирост силы под влиянием изокинетических упражнений, выполняемых с различной скоростью (M.L.Foss, S.J. Keteyian, 2008)

Изокинетическая программа, используемая в этом случае, включала продолжительный 2-минутный период сгибаний и разгибаний в коленном суставе с постоянной медленной скоростью 36° в секунду или с постоянной высокой скоростью 108° в секунду. Испытуемые тренировались 3 дня в неделю в течение полных 6 недель. Вновь отмечена «специфичность скорости», т. е. улучшение силы при сгибании-разгибании колена проявляется только на скорости движения, равной или более медленной, чем «тренируемая скорость». Низкоскоростная тренировка на велоэргометре (50 об./мин) привела к улучшению только медленно-скоростных изокинетических силовых показателей (I. Tabata et al., 1990). У велосипедистов, выполнявших 6-недельную высокоинтенсивную аэробную интервальную тренировочную программу (ритм равен 70–80 об./мин) наблюдался прирост в изокинетической силе мышц ноги, но только в сокращениях с низкой скоростью (D.T. Martin et al., 1994).

Полное тренировочное время программы, иллюстрируемой на рис. 6.2, равнялось 36 мин. за 6 недель. Прирост силы сопоставим по величине с тем, что был получен при 28-минутной тренировочной программе за 7 недель. Этот факт подчеркивает, что объем тренировки может являться не самым важным условием при проведении изокинетической тренировки. Изложенные выше сведения подтверждены и уточнены при исследованиях студентов университета (E.F. Coyle et al., 1981), женщин (K. Adeyanju et al., 1983), подростков мужского пола (M.J. Smith, P. Melton, 1981)

Многие тренеры положительно восприняли идею изокинетической тренировки и создали специфические программы силовой подготовки, базирующиеся в основном на мышечных сокращениях изокинетического типа. Известно, что пловцы сокращают мышцы своих рук изокинетически, когда тянут их через воду, поэтому важно, чтобы программы их силовой подготовки на суше были также изокинетически ориентированы (J.E. Counsilman, 1980). Преимущество изокинетической тренировки для пловцов может быть связано с увеличением функциональных возможностей скелетных мышц без чрезмерной гипертрофии (C. Cote et al., 1988).

Другое применение изокинетической тренировки связано с поиском повышения силовых способностей мышц бегунов для снижения чрезмерной пронации стопы в фазе постановки на опорную поверхность (M. E. Feltner et al., 1994). Величина пронации определялась по результатам биомеханического анализа видеозаписей бега на «бегущей дорожке». Изокинетическая тренировка включала 3 подхода из 8 концентрических и эксцентрических сокращений со скоростью 20°, 90° и 180° в секунду для мышечных групп, обеспечивающих инверсию лодыжки. В сравнении с упражнениями, которые обычно используются в реабилитации лодыжки, изокинетическая тренировка была интенсивнее. Исследование показало, что пронация может быть более эффективно понижена изокинетической силовой программой. Это обеспечивает оптимальное давление стопы на опору во время бега (M.E. Feltner et al., 1994).

Для выполнения изокинетических упражнений при проведении научного исследования, клинического тестирования и реабилитации необходимо специальное оборудование. Изготовители оборудования создали многочисленные изокинетические тренажеры (устройства), которые могут быть использованы для развития силы в некоторых видах спорта, таких как легкая атлетика (бег, метания, прыжки), плавание, волейбол, футбол, кикбоксинг. Другие компании создали различные части оборудования для оценки изокинетической силы в процессе реабилитации повреждений.

Плиометрические программы. Плиометрические программы могут рассматриваться как дополнительный тип силовой тренировки. Такие программы тренировки первоначально использовались прыгунами-легкоатлетами, волейболистами и другими спортсменами, которые должны перемещать свое тело против силы гравитации. Плиометрические программы по своей сути занимают промежуточное положение между скоростной и силовой тренировкой. Основным примером плиометрического упражнения может быть двигательное действие, включающее прыжок с платформы вниз, приземление на подошвы ног и последующий «взрывной» прыжок вверх для возврата на платформу. В настоящее время делаются попытки применить концепцию основной плиометрической тренировки к различным соревновательным и рекреационным видам спорта.

Плиометрические упражнения предусматривают стимуляцию сокращения мышц посредством кинетической энергии, аккумулированной при прыжке с высоты и последующем выпрыгивании вверх, а также активацию мотонейронов спинного мозга афферентными импульсами от проприорецепторов мышц ног и сухожилий, генерируемых в моменты резкого удлинения и укорочения рабочих мышц, обеспечивающих выполнение данного движения. Теоретически взрывная мышечная мощность в таких двигательных действиях может увеличиваться, потому что она является комбинацией накопленной энергии и рекрутирования моторных нейронов и связанных с ними мышечных волокон.

Использование плиометрических силовых программ улучшает способность ЦНС спортсмена к эффективному управлению мышцами, проявляющемуся в более упорядоченной их электрической активности, вовлечении в работу большого числа двигательных единиц, синхронизации работы мотонейронных пулов спинного мозга. При выполнении плиометрических упражнений нервномышечные реакции существенно превышают те, что достигаются только за счет произвольного усилия. Эта особенность плиометрических движений обеспечивает их особую эффективность при решении тренировочной задачи повышения мощности усилия в начальной части траектории двигательного действия (Ю.В. Верхошанский, 1988).

В литературе, где описываются разнообразные плиометрические программы, имеются примечания об их повышенной травмоопасности (A.A. Bedoya et al., 2015; A.P. Turner, 2015). Такие программы рекомендуется применять спортсменам, которые обладают высокими координационными способностями и имеют большие силовые возможности и хорошую подвижность в суставах (В.Н. Платонов, 2004).

Сравнение программ. Рассмотренные выше изменения мышечной силы под влиянием конкретных силовых тренировочных программ имеют определенные причины. Дело в том, что при одинаковых параметрах преодолеваемого внешнего сопротивления и отдыха между повторными попытками, сокращения скелетных мышц разного типа обеспечиваются специфическими механизмами и сопровождаются различными функциональными изменениями. Так, эксцентрическое сокращение развивается за счет активности меньшего числа ДЕ и пониженной частоты их импульсации в сравнении с другими типами сокращений (B. Pasquet et al., 2006). При таком сокращении регистрируется более значительная сила на единицу размера мышцы, чем при изометрическом и концентрическом сокращении. Установлено, что эксцентрическое сокращение сопровождается небольшими метаболическими изменениями (F. Bonde-Peterson et al., 1972), более выраженным снижением возбудимости кортико-спинального тракта (G. Abbruzzese et al., 1994; H. Sekiguchi et al., 2003; L. Chye et al., 2010), а также большим подавлением моносинаптической (C. Romano, M. Schieppati, 1987; M. Norlund et al., 2001) и полисинаптиче-ской рефлекторной возбудимости мотонейронов спинного мозга (K. Nakazawa et al., 1997) в сравнении с концентрическим сокращением. Выполнение эксцентрического сокращения приводит к более значительному снижению скорости проведения возбуждения по мышечным волокнам, чем реализация концентрического типа сокращения (H. Pitulainen et al., 2011). Заметим, что большинство сведений в указанных выше публикациях получено в экспериментах с однократным выполнением концентрических и эксцентрических мышечных сокращений. Для расширения представлений о функциональных изменениях моторной системы при произвольных сокращениях различного типа были проведены специальные исследования в НИИ проблем спорта и оздоровительной физической культуры ВЛГАФК (Е.Н. Пивоварова, 2012). Цель этих исследований состояла в изучении возбудимости моторной зоны коры головного мозга и особенностей проявления корковых и спинальных тормозных процессов при выполнении мышечных сокращений различного типа.

В исследовании приняло участие 20 здоровых мужчин в возрасте 19–21 года. Условия проведения эксперимента были согласованы с комитетом по биоэтике ВЛГАФК, все испытуемые получили подробную информацию о проводимом исследовании и дали письменное согласие на участие в нем в соответствии с Хельсинкской декларацией.

Регистрация изометрических, концентрических и эксцентрических сокращений мышц голени исследуемых проводилась на мультисуставном комплексе Biodex Multi-Joint System Рго-3 (USA, 2006). Исследуемые выполняли плантарное и дорсальное сгибание стопы в голеностопном суставе в положении сидя. В первой части опытов испытуемые выполняли однократные сокращения в 50 % от максимального произвольного сокращения (МПС), во второй части – многократные сокращения в 80 % МПС (2 подхода по 6 повторений в каждом). Траектория движения в голеностопном суставе в обеих сериях составляла 45°, а продолжительность – 2 с. Изометрическое сокращение осуществлялось при трех суставных углах – 102°, 83° и 63°.

Регистрация электромиографической активности мышц (ЭМГ) осуществлялась по традиционной методике (Р.С. Персон, 1969; Р.М. Городничев, 2005) при помощи 8-канального электронейромиографа «Нейро-МВП-8» (ООО «Нейрософт», Россия, 2006) с использованием биполярных поверхностных (накожных) электродов. Определялись амплитуда и число турнов (поворотов) ЭМГ. ЭМГ регистрировалась с икроножной, камбаловидной и передней большеберцовой мышц. Полученные ЭМГ-записи обрабатывались в компьютерной программе «НейроМВП».

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) наносилась на головной мозг в области представительства исследуемых мышц с помощью магнитного стимулятора Magstim Rapid 2 (UK, 2007) с использованием угловой катушки диаметром 110 мм. Тестирующий магнитный стимул составлял расчетную величину: порог вызванного моторного ответа (ВМО) ? 1,2. Для возбуждения нейронов двигательной зоны головного мозга катушка располагалась в области проекции исследуемой мышцы в моторной коре левого полушария. За пороговое значение принималась сила магнитного стимула, при котором регистрировался ВМО с амплитудой не менее 0,1 мВ. Порог измеряли в % от выходной мощности магнитного стимулятора и в абсолютных значениях – теслах (Т). Оценивали амплитуду ВМО и корковый период молчания ЭМГ исследуемых мышц при ТМС. Амплитуда ВМО скелетных мышц определялась от пика до пика, длительность коркового периода молчания (КПМ) измерялась от момента окончания ВМО до конца абсолютного биоэлектрического молчания ЭМГ. По длительности периода молчания ЭМГ судили о выраженности тормозных процессов спинального и коркового уровня (R.M. Naatanen, 1987; M. Inghilleri et al., 1992; K. Nakazawa et al., 1997). Принималось: чем больше длительность периода молчания, тем больше выраженность (проявление) тормозных процессов.

В первой части опытов при однократном выполнении концентрического и эксцентрического сокращения амплитуда ВМО и КПМ исследуемых мышц определялись в начале, середине и при окончании сокращения. Регистрация ВМО осуществлялась также и в состоянии покоя. При выполнении изометрических сокращений эти параметры определялись в момент кратковременного удержания достигнутого статического усилия.

Во второй части опытов при многократном (2 подхода по 6 повторений в каждом) выполнении изометрических, концентрических и эксцентрических сокращений ВМО и КПМ исследуемых мышц регистрировались в первом, третьем и шестом повторении каждого подхода. ВМО и период молчания во всех случаях определялись в середине концентрического и эксцентрического типов сокращения и в момент достижения плато изометрического напряжения скелетных мышц. Заметим, что в протоколе 2-й части экспериментов выполняемые двигательные действия, количество подходов и повторений, а также периоды отдыха между повторными движениями моделировали реальную программу силовой тренировки.

Экспериментальные факты, полученные в 1-й части исследования, показали, что длительность периода молчания, а следовательно, и проявление корковых и сегментарных тормозных процессов, воздействующих на мышцы-агонисты, изменяются в зависимости от типа мышечного сокращения (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Длительность периода молчания мышц-агонистов при различных типах мышечного сокращения, М ± m, n = 12

Примечания: * Р<0,05 – достоверность различий между значениями, зарегистрированными в начале и при окончании сокращения; при изометрическом сокращении в фазах – начало, середина и окончание – приведены величины периода молчания, полученные при суставном угле 102°, 83° и 63°.

Тормозные процессы при эксцентрическом сокращении были более слабыми в сравнении с их проявлением в ходе сокращений других типов. Они прогрессивно возрастали с уменьшением длины мышцы при изометрическом сокращении, понижались к моменту окончания эксцентрического сокращения и не менялись в разные фазы сокращения концентрического типа. Эти факты указывают на специфику процессов торможения активности а-мотонейронов, развивающихся на спинальном и корковом уровнях ЦНС, при мышечных сокращениях разного типа.

Амплитуда ВМО мышц-агонистов возрастала в процессе всех трех типов сокращений по сравнению с исходными значениями (рис. 6.3). Как видно из рисунка 6.3, наибольший прирост амплитуды ВМО по отношению к фоновым значениям отмечался в середине концентрического сокращения камбаловидной мышцы. Он превышал показатели, полученные при выполнении эксцентрической активности, на 495,6 %; изометрической – на 640,7 % (в обоих случаях Р<0,05).

Рис. 6.3. Амплитуда ВМО скелетных мышц при различных типах мышечного сокращения по отношению к фоновым значениям (в %)

По оси абсцисс – фазы мышечного сокращения; a – икроножная мышца; b – камбаловидная мышца. При изометрическом сокращении в фазах – начало, середина и окончание – приведены значения амплитуды ВМО, полученные при суставном угле 102°, 83° и 63°

Известно, что первая треть КПМ обусловлена комбинацией корковых и спинальных механизмов, из которых большую значимость приобретают механизмы, обеспечивающие рефрактерность спинальных мотонейронов и возвратное торможение клеток Реншоу, а все остальное время исчезновения биоэлектрической активности обеспечивается корковым подавлением (K.R. Mills et al., 1987). Исходя из этого, можно предположить, что увеличение продолжительности КПМ скелетных мышц во время однократных сокращений концентрического и изометрического типа по сравнению с эксцентрическим связано с усилением процессов подавления активности мотонейронов, развивающихся на спинальном и корковом уровнях. Большее повышение амплитуды ВМО при концентрическом сокращении в сравнении с другими его типами свидетельствует о более значительном повышении возбудимости корковых нейронов при таком типе активности.

Сравнительный анализ результатов исследования выраженности корковых и спинальных тормозных процессов в ходе многократного выполнения (2 подхода по 6 повторений в каждом) мышечных сокращений различного типа выявил прогрессивное увеличение торможения от первого повторения к шестому в обоих подходах при изометрическом и эксцентрическом сокращениях мышц-агонистов. При выполнении повторных концентрических мышечных сокращений статистически значимых изменений периода молчания не происходило. Эффект увеличения тормозных процессов, воздействующих на икроножную мышцу и отражающихся в возрастании продолжительности периода молчания, представлен в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Период молчания (мс) икроножной мышцы при ТМС в процессе многократных мышечных сокращений разного типа,

M± m, n=12

При сопоставлении длительности периода молчания скелетных мышц в процессе сокращений трех типов обращает на себя внимание более короткая продолжительность периода молчания исследуемых мышц при эксцентрических сокращениях в обоих подходах в сравнении с его длительностью при многократных изометрических и концентрических сокращениях (табл. 6.2). Так, период молчания икроножной мышцы в первом и шестом повторениях первого подхода при эксцентрическом сокращении был меньше на 65,1 % и 73,2 %, чем при изометрическом, и на 74,5 % и 73,5 %, чем при концентрическом мышечном сокращении соответственно (p<0,05). Изменения длительности периода молчания камбаловидной мышцы по своей направленности и количественной выраженности были аналогичны описанным для икроножной мышцы.

Анализ результатов по регистрации амплитуды ВМО показал, что амплитуда ВМО икроножной мышцы в шестом повторении достоверно повышается в сравнении с первым при всех трех типах мышечных сокращений. Так, в первом подходе при изометрическом сокращении амплитуда увеличилась на 22,1 %, концентрическом – на 17,4 % и эксцентрическом – на 34,2 %. Амплитуда ВМО камбаловидной мышцы в течение шести повторений изменялась незначительно. Эти факты свидетельствуют о зависимости изменений возбудимости моторной зоны головного мозга от типа мышечного сокращения и соотношения быстрых и медленных двигательных единиц в мышцах-агонистах, обеспечивающих выполнение изучаемого двигательного действия.

При анализе возможных причин изменений тормозных процессов и возбудимости моторной зоны коры при выполнении многократных мышечных сокращений, на наш взгляд, следует обратить внимание на литературные сведения о механизмах управления движениями при специфической мышечной деятельности, предусматривающей многократное выполнение одних и тех же двигательных задач (А.Н. Бернштейн, 1947; Н.В. Зимкин, 1973; А.Б. Трембач, В.В. Марченко, 2003; О.Л. Виноградова и др., 2004; С.А. Моисеев, 2010). В соответствии с данными, приводимыми в этих работах, стандартный двигательный результат может быть достигнут за счет разной управляющей стратегии, используемой центральной нервной системой при выполнении двигательного действия. Это дает основания предполагать, что повышение выраженности тормозных процессов спинального и коркового уровня в шестом повторении изометрического и эксцентрического типов сокращений является результатом модификации двигательной команды, предусматривающей активацию соответствующей группы мышц с определенными характеристиками их активности.

В литературе по изучению проблемы снижения работоспособности при напряженной мышечной деятельности приводятся сведения об увеличении коркового периода молчания, вызываемого магнитной стимуляцией моторной зоны коры, в стадии явного утомления (Д.А. Петров и др., 2009; C. McHeil at al., 2009). В связи с этим можно полагать, что увеличение периода молчания в шестом повторении, свидетельствующее о нарастании тормозных процессов, в определенной степени может быть связано и с развитием утомления. Факт отсутствия изменений выраженности тормозных процессов в ходе повторных концентрических сокращений, на наш взгляд, можно объяснить тем, что этот тип сокращений наиболее характерен для естественной (повседневной) мышечной деятельности, и поэтому стратегия управления, используемая ЦНС, сама двигательная программа весьма стереотипны и устойчивы.

Особого рассмотрения заслуживает установленный нами факт повышения амплитуды ВМО икроножной мышцы в шестом повторении по сравнению с ее значением в первом при изометрическом и эксцентрическом типах сокращения и отсутствие аналогичного изменения моторного ответа камбаловидной мышцы. Известно, что в состав камбаловидной мышцы в основном входят медленные ДЕ, тогда как в икроножной мышце быстрые и медленные ДЕ содержатся примерно в равном соотношении (Р.С. Персон, 1969; А.Дж. Мак-Комас, 2001). При субмаксимальном сокращении, составляющем 80 % индивидуального максимума, активируются не только медленные, но и быстрые ДЕ икроножной мышцы. В связи с тем, что быстрые ДЕ обладают низкой выносливостью, в шестом повторении некоторые из них могут выключаться из работы и компенсироваться рекрутированием наиболее высокопороговых ДЕ с самой высокой амплитудой потенциалов действия их мышечных волокон. При такой организации активности быстрых ДЕ икроножной мышцы магнитная стимуляция моторной коры может вызвать синхронное возбуждение наиболее быстрых ДЕ с высокоамплитудными потенциалами действия, суммация которых и обеспечивает высокую амплитуду вызванного моторного ответа в заключительном шестом повторении.

Более высокая устойчивость возбудимости мотонейроннного пула камбаловидной мышцы по сравнению с икроножной мышцей при выполнении одной и той же двигательной нагрузки позволяет высказать некоторые соображения по поводу содержания силовой тренировки. Даже при выполнении односуставного двигательного действия одинаковая нагрузка сопровождается различными в количественном отношении функциональными изменениями в мышцах-агонистах, обеспечивающих реализацию движения. Еще более сложен вопрос о возможных изменениях функционального состояния мышц при выполнении многосуставного физического упражнения. Очевидно, что одинаковое число повторений в одном подходе будет сопровождаться различными функциональными изменениями в рабочих мышцах в зависимости от соотношения содержащихся в них быстрых и медленных волокон. Эффект тренировочного воздействия на рабочие мышцы, имеющие в своей структуре в основном медленные волокна, будет меньше, чем на «быстрые» мышцы, состоящие преимущественно, из «быстрых» мышечных волокон. Это нужно учитывать при планировании числа подходов и повторений в программе силовой тренировки.

Какая из описанных программ наиболее эффективна? На этот вопрос нет однозначного ответа. Дело в том, что при сравнительном экспериментальном исследовании эффективности различных программ возникают большие сложности в организации экспериментов таким образом, чтобы отличающимся фактором был только тип сокращения, а все другие компоненты сравниваемых программ были уравнены (G. Guilhem et al., 2010). Хорошо известно, что при использовании различных программ силовой подготовки могут изменяться:

1) количество подходов в одной серии тренировки, повторений в одном подходе, число серий в тренировке;

2) время и характер отдыха между повторениями, подходами, сериями, тренировочными занятиями;

3) величина преодолеваемого сопротивления (груза) и скорость движения;

4) величина исходных суставных углов и их изменения при движении.

Уравнять разные тренировочные силовые программы по всем перечисленным выше компонентам, оставляя при этом неизменным только тип мышечного сокращения, крайне сложно. Тем не менее, в научной литературе имеется целый ряд работ, в которых изучалась эффективность различных программ силовой подготовки.

Результаты сравнительных исследований разных силовых программ представлены в работе R. Berger (1963). Автор исследовал прирост силы под влиянием изотонических тренировочных программ и одной изометрической программы. Испытуемыми были студенты университета. Частота тренировок составляла 3 дня в неделю, общая продолжительность тренировочного цикла -12 недель для каждой программы. Изометрическая программа состояла из 2 максимальных сокращений, поддерживаемых от 6 до 8 с; каждое сокращение выполнялось на различном суставном угле. Две изотонические программы отличались одна от другой числом подходов и повторений. Только одна из изотонических программ оказалась более эффективной в сравнении с изометрической. Другими словами, в этом случае изометрическая программа и 2 изотонические программы были примерно сопоставимы по величине прироста силы.

В целом ряде исследований получены результаты, свидетельствующие о том, что силовые программы, базирующиеся на использовании динамической работы, обеспечивают более значительный прирост мышечной силы по сравнению с изометрическими программами. На рис. 6.4 представлены данные о приросте мышечной силы в результате применения изометрической, изотонической и изокинетической программ, каждая из которых продолжалась 8 недель, а частота тренировок составляла 4 дня в неделю (H. Thistle et al., 1967).

Рис. 6.4. Прирост мышечной силы под влиянием изометрических, изотонических и изокинетических тренировочных программ (M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008)

В этом случае обследуемыми были пациенты с различным уровнем реабилитационных проблем. Программы по содержанию были аналогичны традиционным силовым программам (так, изотоническая программа следовала технике Т. DeLorme, А. Watkins, 1948). Из анализа приведенных в этом рисунке сведений легко заключить, что изокинетическая программа явно превосходит в приросте силы другие программы. Наименьшее увеличение силы наблюдалось при изометрической силовой программе.

Сокращения концентрического типа, осуществляемые посредством напряжения и укорочения мышечных волокон, довольно часто используются как в спортивных двигательных действиях, так и в повседневной двигательной активности человека. Это обстоятельство во многом определяет широкое применение концентрических программ в практике силовой подготовки. Одним из главных достоинств таких силовых программ является их естественность, приближенность к реальной спортивной и повседневной двигательной активности, простота и доступность выполнения. К тому же, в процессе реализации силовых концентрических программ можно без каких-либо затруднений изменять величину преодолеваемого сопротивления и скорость сокращения рабочих мышц. Тренировка с использованием концентрических упражнений, предусматривающих преодоление значительных по величине отягощений, приводит к большому приросту максимальной силы (В.Н. Платонов, 2004).

Эксцентрические силовые программы оказывают большое влияние на организм занимающихся. Даже однократное применение программы такого вида вызывает существенное изменение силовых возможностей человека (A. Skurvydas et al., 2010). Эксцентрические программы позволяют добиться достаточно высокого прироста силы и поэтому широко применяются в практике силовой подготовки. Так, в результате 14-недельной тренировки наблюдался прирост силы на 9-17 % у мышц нижних конечностей, задействованных в выполнении эксцентрических упражнений (N. D. Reeves et al., 2009). Многие авторы, исследовавшие тренировочные эффекты эксцентрических двигательных действий, также регистрировали значительный прирост силы мышц (M. Vaczi et al., 2011; C.J. Cook et al., 2013). В зависимости от исходного уровня силовых возможностей занимающихся и объема тренировочной нагрузки мышц, подвергавшихся воздействию, прирост силовых качеств в перерасчете на эффективность одного занятия варьировал от 1 до 3 % (В. Н. Платонов, 2004).

Эффективность изокинетических силовых программ в значительной степени определяется возможностью точно задавать скорость выполняемых движений, а также развитием максимального напряжения рабочих мышц по всей траектории выполняемого движения. В тренировках такого типа обычно используется довольно разнообразный диапазон скоростей – от умеренных (70 град/с) до очень высоких (360 град/с). В специальных исследованиях установлено, что изокинетическая тренировка с низкой скоростью дает больший прирост максимальной мышечной силы при ее контрольном тестировании в изотоническом и изокинетическом сокращениях. При выполнении изокинетических упражнений с высокой скоростью преимущественно возрастает быстрая сила (А.И. Нетреба, 2007). Эти закономерности в проявлении тренировочных эффектов изокинетических упражнений необходимо учитывать при отборе и планировании конкретного типа силовых программ для решения определенной тренировочной задачи.

Обзор исследований по сравнительному анализу тренировочных эффектов силовых программ разного типа позволяет суммировать следующее:

1. Изометрические упражнения могут выполняться при любых условиях, тогда как реализация динамических упражнений возможна лишь в определенных местах и при наличии специального оборудования.

2. Все типы силовых тренировочных программ улучшают мышечную силу. Большинство исследователей не отдает предпочтения одной программе перед другой. Тем не менее в целом констатируется, что наиболее значительный прирост силы наблюдается при использовании физических упражнений динамической формы.

3. Восстановление после выполнения динамических упражнений происходит быстрее, чем после изометрических (статических) двигательных действий.

4. Мотивация у занимающихся более высока при выполнении концентрических и эксцентрических упражнений со свободными весами, поскольку такие упражнения тестируются самим результатом их выполнения.

5. Изометрическая тренировка мышц при одном суставном угле развивает силу преимущественно в этой же позиции, но не в других суставных углах. Изотонические упражнения обеспечивают проявление силы на всей траектории движения.

6. В силовых тренировочных программах необходимо применять многосуставные движения, соответствующие структуре основного соревновательного двигательного действия. Тренировка отдельных мышечных групп и выполнение силовых упражнений для одного сустава могут быть использованы преимущественно в процессе реабилитации и в профилактике травмирования у спортсменов.

Основные преимущества и недостатки различных силовых тренировочных программ, выявленные при анализе сведений из литературы и результатов собственных исследований, приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3

Характеристика различных программ силовой подготовки

Возвращаясь к проблеме поиска наиболее эффективной программы, следует задать вопрос: эффективной для решения каких двигательных задач? Для педагога по физическому воспитанию это могут быть программы, обеспечивающие необходимый уровень силовой подготовки для школьников, студентов или особой группы лиц в сообществе. Для тренера, вероятно, нужна программа, которая улучшит реализацию специфических спортивных навыков. И наконец, специалисту по лечебной физической культуре необходима программа, способная повысить эффективность реабилитации повреждений, связанных со спортом. Эти программы будут, конечно, разными. Тем не менее все они станут эффективными при соблюдении: 1) принципа максимальной нагрузки; 2) специфичности тренировки; 3) пригодности используемого оборудования (M. L. Foss, S. J. Keteyian, 2008).

Специфичность тренировочных эффектов. Результаты тренировки во многом зависят от вида используемой силовой тренировочной программы (C. J. MacDonald et al., 2012; B. J. Schoenfeld et al., 2015). Бег на длинные дистанции мало или вовсе не повышает силовые способности тяжелоатлета. Тренировка в поднятии больших весов не способствует улучшению времени бегуна на марафонскую дистанцию. Все адаптационные изменения в ответ на тренировочные воздействия строго специфичны и определяются следующими основными факторами: количеством активируемых мышц, скоростью перемещения, амплитудой движения, структурно-функциональными особенностями тренируемых мышц, вовлеченными энергетическими системами, интенсивностью и объемом тренировки (А.И. Нетреба, 2007; M.H. Stone et al., 2007; N.A. Ratamess et al., 2009; S. Buitrago et al., 2012; T.W. Jones et al., 2013). В связи с этим при планировании и проведении силовых тренировочных программ нужно учитывать и специфичность конкретного вида спорта.

При рассмотрении вопроса о соответствии силовых тренировочных воздействий специфике вида спорта обычно указывается на необходимость соответствия скорости и структуры тренировочного двигательного действия аналогичным параметрам основного соревновательного упражнения (J.H. Wilmore, D.L. Kostill, 2004). Названные авторы указывают, что прирост силы от тренировки во многом зависит от скорости выполнения силового упражнения. Если спортсмен тренируется на высокой скорости, то максимальный прирост силы при тестировании наблюдается при высокой скорости, а при низкой, соответственно, меньший. Поэтому большинству спортсменов необходимо выполнять упражнения с высокими скоростями, поскольку на них выполняется большое количество спортивных движений. Высокоскоростная тренировка, как теперь известно, вызывает специфичные нейромышечные адаптации. Пока неясно, осуществляются ли эти адаптационные процессы на разных уровнях ЦНС или непосредственно в самих тренируемых мышцах (E.P. Zehr, D.G. Sale, 1994).

Результаты исследований J.H. Wilmore, D.L. Kostill (2004) также свидетельствуют о том, что прирост силы должен быть специфичен структуре основного соревновательного упражнения. Это предполагает, что чем ближе структура тренировочного движения к соревновательной, тем больше положительный эффект тренировки на спортивный результат.

Положение о соответствии скорости выполнения силового тренировочного действия скорости соревновательного упражнения может быть относительно легко реализовано в практике силовой подготовки спортсменов. Скорость перемещения измеряется довольно просто, и поэтому ее контроль вполне возможен в спортивной практике. Сложнее решение вопроса о выборе силовых упражнений, соответствующих структуре основного соревновательного упражнения. Дело в том, что до сих пор наши знания о характеристиках усилий, развиваемых конкретными мышцами в вышеуказанных упражнениях, крайне скудны. Причиной такого положения является отсутствие доступных измерительных средств по оценке характеристик усилий скелетных мышц в реальных условиях тренировочной и соревновательной деятельности спортсмена. Определенные надежды в этом направлении дает методика регистрации электрической активности мышц (ЭМГ), позволяющая косвенно оценить усилия мышц, обеспечивающих выполнение того или иного спортивного двигательного действия. Теоретический и экспериментальный материал на эту тему будет изложен в IX главе.

Подводя итог обсуждению сведений из литературы о специфичности эффектов различных силовых тренировочных программ, заметим, что до сих пор вопрос о наиболее эффективном для улучшения спортивного результата виде силовых программ остается дискуссионным. Сложность заключается в подборе типа и содержания силовой программы для конкретного вида спорта. Само по себе увеличение мышечной силы еще не гарантирует непременного повышения спортивного результата. Так, исследователи наблюдали значительный прирост силы мышц у пловцов под влиянием силовой тренировки, но спортивный результат в плавании не улучшался больше, чем при одних только плавательных тренировках (Н. Tanaka et al., 1993).

Как тренироваться специализированно, чтобы приносимые тренировкой приросты в силе, гипертрофии, мощности и силовой выносливости обеспечили улучшение спортивного результата? Группа ученых, известных своими исследованиями различных силовых тренировочных программ, пришла к заключению, что определенные тренировочные программы позволяют достичь высоких результатов в каждом из этих направлений. Однако программа высоко специфична именно для этого конкретного направления и различается в соответствии с уровнем спортивного мастерства каждого индивидуума. Рекомендации группы специалистов по использованию тренировочных программ для развития силы, гипертрофии, мощности и силовой выносливости были детально описаны в 2009 г. в качестве позиции Американской Ассоциации спортивной медицины (N.A. Ratamess et al., 2009).

Мышечные боли, возникающие под влиянием силовых тренировочных программ. После окончания силовой тренировки могут возникнуть болезненные ощущения в области мышц. Обычно выделяют два вида мышечных болей, появляющихся вследствие выполнения силовых тренировочных нагрузок: 1) острые болезненные ощущения; 2) отставленные мышечные боли (J.H. Wilmore, D.L. Costill, 2004; M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008; А.В. Самсонова, 2011).

Острые мышечные боли возникают непосредственно во время выполнения силовых упражнений или сразу после их завершения. Они наступают вследствие нарушения кровоснабжения рабочих мышц, которое приводит к накоплению продуктов катаболизма – ионов водорода, молочной кислоты. Продукты катаболизма активируют нервные окончания, возбуждение которых и инициирует проявление болезненных ощущений. Как только кровоснабжение восстанавливается, чувство боли быстро исчезает.

Отставленные мышечные боли возникают через день или два после окончания силовой тренировки (J.H. Wilmore, D.L. Costill, 2004). В зарубежной литературе такой вид мышечной боли обозначается аббревиатурой DOMS – delayed onset muscular soreness (J.H. Wilmore, D.L. Costill, 2004; M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008). Результаты специальных исследований дают основания полагать, что причинами возникновения отставленных мышечных болей являются следующие: развитие отека, воспалительные реакции, механические повреждения мышечных волокон и соединительной ткани, нарушение целостности мембраны мышечного волокна, накопление в мышцах продуктов катаболизма (молочной кислоты и др.), нарушение кальциевого баланса (M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008; А.В. Самсонова, 2011; А.Д. Минигалин и др., 2011; 2015; C.B. Brewer et al., 2014).

При выполнении сокращений эксцентрического типа повреждения мышечных волокон выражены существенно больше в сравнении с другими типами сокращений. Заметим, что точные причины DOMS и последовательность развития процессов, лежащих в основе проявления отставленных мышечных болей, до сих пор остаются предметом дискуссий. Такая ситуация не является неожиданной. В практике силовой подготовки реализуется огромное число тренировочных программ, отличающихся по типу выполняемых мышечных сокращений, числу подходов и повторений, длительности отдыха между подходами и т. д. Исследователи, изучающие механизмы DOMS, используют различные по содержанию силовые тренировочные программы. По этой причине полученные экспериментальные данные трудно сопоставлять и интерпретировать.

Мышечные повреждения могут быть предотвращены или минимизированы: а) понижением эксцентрического компонента в выполняемых двигательных действиях в начальный период силовой тренировки; б) низкой интенсивностью начальной тренировки и постепенным ее увеличением в дальнейшие периоды силовой подготовки (J.H. Wilmore, D.L. Costill, 2004).

Сохранение силовых способностей. Проблема сохранения уровня силовых качеств, достигнутого посредством тренировочных программ, остается актуальной и в наши дни. Выбор программы, обеспечивающей продолжительное сохранение приобретенных силовых возможностей, имеет большое практическое значение. При планировании дальнейшего тренировочного процесса приходится решать вопрос об использовании прежней силовой программы или выборе какой-либо другой.

Большинство авторов, занимающихся экспериментальными исследованиями силовых способностей, считают, что однажды набранная сила снижается медленнее в сравнении с тем, как она развивалась. Как показано на рис. 6.5, сила, приращенная в течение 3-недельной изотонической тренировочной программы, содержащей 3 подхода с 6ПМ отягощением (3 дня в неделю), сохранялась в течение последующего 6-недельного периода отсутствия тренировок (M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008). Большой практический интерес представляет выявленный в специальном исследовании факт, что сила в дальнейшем может быть увеличена в течение последующих 6 недель тренировочной программой, содержащей только один подход с 1ПМ отягощением, выполняемый раз в неделю (R. Berger, 1965). Другие исследования по изучению изотонических и изометрических силовых программ подтвердили эти результаты (С. Morehouse, 1967; P. Rasch, 1974).

В работе Е. MсMorris, E. Elkins (1954) показано, что 45 % прироста силы, достигнутого за 12-недельную программу, сохранялось еще целый год после прекращения тренировки.

Описанная выше информация подчеркивает, что самая трудная фаза силовой тренировочной программы – это развитие силовых способностей. Достигнутый их уровень относительно легко сохраняется. Так, умеренная тренировка 1 раз в неделю или 1 раз в две недели поддерживает силу, если используются максимальные по величине мышечные сокращения (M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008).

Физиологические изменения, лежащие в основе увеличения мышечной силы. Специалисты выделяют в ходе длительной силовой тренировки три фазы адаптационных процессов (M.L. Foss, S.J. Keteyian, 2008). В первой фазе адаптации к силовым нагрузкам происходит быстрое повышение силовых способностей вследствие формирования соответствующего двигательного навыка. Реальное увеличение площади поперечного сечения мышцы очень мало или и вовсе отсутствует. Во второй фазе наблюдается рост силы отдельных мышечных волокон, не сопровождающийся увеличением размера самой мышцы. Это может быть результатом оптимизации нейрональной активности или некоторых изменений в мышечных волокнах и соединительной ткани. Третья фаза наступает после нескольких недель силовой тренировки. В этот период отмечается медленное, но устойчивое увеличение размера и силы упражняемой мышцы.

Рис. 6.5. Сохранение мышечной силы после тренировки (M. L. Foss, S. J. Keteyian, 2008)

Гипертрофия. Увеличение поперечника мышцы, являющееся результатом выполнения силовых тренировочных программ, определяется в основном ростом площади поперечного сечения отдельных мышечных волокон. Такое увеличение диаметра волокна называется гипертрофией. Цель развивающих силу тренировочных программ заключается в повышении диаметра мышечных волокон. Гипертрофия медленных мышечных волокон редко превышает увеличение площади поперечного сечения имеющихся в мышце быстрых волокон.

По мнению исследователей, изучающих механизмы влияния силовых тренировок на мышечную ткань (M.H. Stone et al., 2007; А.В. Самсонова, 2011), гипертрофия отдельных мышечных волокон зависит от следующих факторов:

1. Увеличение числа и размера миофибрилл в мышечном волокне.

2. Повышение тотального содержания контрактильного белка.

3. Увеличение плотности укладки капилляров в волокне.

4. Повышение количества и прочности соединительной и сухожильной тканей.

Есть основания полагать, что первые три фактора вносят наибольший вклад в вызываемую силовой тренировкой гипертрофию мышц. Увеличение числа капилляров в волокне, вероятно, в большей степени определяет повышение мышечной выносливости. С другой стороны, имеются данные об увеличении капиллярных эндотелиальных клеток под влиянием 5-недельной интенсивной силовой тренировки.

Продольное расщепление мышечного волокна, обнаруженное у систематически тренируемых (поднимание веса) животных, представляет интересный феномен и требует комментариев. Существенное увеличение размера мышцы в результате расщепления волокон в процессе силовой тренировки вызывает некоторое сомнение. Так, сообщалось о росте числа волокон у кошек на 20 % под влиянием 34-недельной силовой программы, предусматривающей 5 тренировок еженедельно (W.J. Gonyea et al., 1980). Расщепление волокон в этом случае обусловлено, по-видимому высокой интенсивностью тренировочной программы. Наблюдаемое в опытах на животных (мыши, кошки) расщепление волокон не подтверждено при исследовании влияния силовой тренировки на мышцы человека.

Функционально-структурные изменения в мышечных волокнах. В процессе реализации силовых тренировочных программ наблюдаются следующие функциональные и композиционные изменения волокон в скелетных мышцах:

1. Увеличение содержания креатина, фосфокреатина, АТФ и гликогена.

2. Повышение активности гликолитических ферментов (фосфофруктокиназы, фосфорилазы и гексокиназы).

3. Статистически значимое, но небольшое по величине, повышение активности ферментов дегидрогиназы и сукцинатдегидро-гиназы.

4. Уменьшение плотности митохондрий вследствие увеличения размера миофибрилл и объема саркоплазмы.

5. Селективная гипертрофия волокон типа II по отношению к площади волокон типа I.

6. Превращение волокон типа ПВ в волокна типа ПА при силовых тренировках и выполнении тренировочных программ, направленных на развитие силовой выносливости.

На основе описанных выше изменений можно сделать следующие заключения. Во-первых, функциональные изменения в мышечных волокнах малы. Следовательно, есть основания для предположения о существовании других изменений в деятельности организма, которые также определяют улучшение мышечных функций в результате силовой тренировки. Во-вторых, очевидно, что высокий процент содержания в мышце волокон типа II является предпосылкой для максимального прироста силы под влиянием силовых тренировочных программ. Это вытекает из наблюдаемой избирательной гипертрофии волокон типа II, которая отражает их преимущественное использование при реализации силовой тренировочной программы.

Значение ЦНС в развитии мышечной силы. Ранее рассмотрены изменения непосредственно в самой мышечной ткани. Нет сомнения в том, что произвольное мышечное сокращение регулируется структурами центральной нервной системы. Сведения о первоначальном приросте мышечной силы в результате формирования и реализации более совершенной двигательной программы уже свидетельствуют о значении нервной системы в повышении силовых возможностей человека. Имеются данные для утверждения о том, что изменения в ЦНС действуют как стимул для повышения силы и силовой выносливости. Так, в процессе длительных силовых тренировок могут модифицироваться механизмы спинального торможения мотонейронов скелетных мышц, обеспечивающих выполнение соответствующего двигательного действия.

Другими доказательствами значения ЦНС в развитии мышечной силы являются хорошо документированные проявления чрезвычайной мышечной силы при экстремальных обстоятельствах, таких как страх или борьба за жизнь. Подобные проявления силовых способностей могут быть интерпретированы как свидетельство того, что в обычных условиях ЦНС может тормозить активность всех двигательных единиц скелетной мышцы или групп мышц. При экстремальных обстоятельствах такое торможение может быть устранено, и поэтому способны быть активированы все двигательные единицы. Понижение тормозного влияния ЦНС с сопутствующим увеличением силы может также рассматриваться как свидетельство того, что умеренных изменений возможно достигнуть с помощью силовых тренировочных программ. Эффекты такого тренировочного воздействия могут быть отражены в комбинации нейронального рефлекторного облегчения и устранения рефлекторно-опосредованного торможения моторных нейронов на уровне спинного мозга. Каждое изменение может являться результатом расширения вовлекаемого в работу мотонейронного пула (M. Ekblom, 2010). Такое расширение способно привести к увеличению максимальных силовых способностей независимо от изменений в самой мышце.

Имеются и другие сведения, поддерживающие мнение о том, что первоначальные изменения во время силовых тренировочных программ происходят в самой нервной системе. В начальном периоде силовых тренировок происходит совершенствование двигательного навыка, выполняемого в процессе тренировочных занятий. Так, у испытуемых под влиянием 15-дневной силовой тренировки наблюдалось значительное увеличение амплитуды и частоты электромиограммы, записанной при выполнении тренируемого двигательного действия (А.Г. Беляев, 2015). Этот факт свидетельствует о формировании моторной команды, обеспечивающей активацию дополнительного количества двигательных единиц и увеличение частоты их активности. Такие нейрональные изменения сопровождаются только умеренными изменениями контрактильных белков. Увеличение силовых возможностей в более поздние фазы тренировочного процесса происходит преимущественно за счет структурно-функциональных изменений самого мышечного аппарата (M.H. Stone et al., 2007).