Параметры моторных ответов мышц бедра, голени и стопы у представителей различных видов спорта при магнитной и электрической стимуляции спинного мозга и периферических нервов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Параметры моторных ответов мышц бедра, голени и стопы у представителей различных видов спорта при магнитной и электрической стимуляции спинного мозга и периферических нервов

Биологические науки

Ланская Елена Владимировна, аспирант Великолукская государственная академия физической культуры и спорта

Магнитная и электрическая стимуляция спинного мозга и периферических нервов

Установлено определенное сходство физиологических механизмов формирования вызванных ответов скелетных мышц при электрической и магнитной стимуляции нейрональных и периферических нервных структур, иннервирующих мышцы нижних конечностей, у представителей различных видов спорта, однако количественная выраженность параметров моторных ответов (в частности, амплитуды) зависит от вида стимуляционного воздействия.

В ходе предыдущих исследований [1-29] обнаружены различия в механизмах функциональной пластичности центральных и периферических отделов нервной системы у представителей различных видов спорта. В частности, в работах [13-29] отмечается, что направленность многолетней спортивной деятельности определяет характер пластических перестроек в функционировании кортико-спинальных и периферических нервных структур, осуществляющих двигательный контроль и иннервацию скелетных мышц, о чем свидетельствуют особенности характеристик вызванных мышечных ответов при магнитной стимуляции коры головного мозга, спинномозговых сегментов и периферических нервов, отражающиеся в моторных порогах возбуждения, амплитуде, длительности, латентности, времени центрального моторного проведения нервного импульса и форме ответов, у спортсменов, специализирующихся в пауэрлифтинге, баскетболе, легкоатлетическом беге на различные дистанции. Для легкоатлетов-стайеров, адаптированных к длительной циклической работе на выносливость в режиме большой мощности, при магнитной стимуляции различных участков нервной системы характерны более высокая возбудимость корковых нейронов, шейных и поясничных спинальных мотонейронов, периферических нервов, иннервирующих проксимальные и дистальные мышцы верхней и нижней конечностей, и менее выраженная степень синхронизации возникновения потенциалов действия двигательных единиц при вызванном мышечном сокращении, чем для представителей других видов спорта. Показано также, что пауэрлифтеры, систематически выполняющие кратковременные ациклические физические нагрузки силового характера, и легкоатлеты-спринтеры, адаптированные к непродолжительной циклической работе максимальной мощности, требующей преимущественно развития быстроты, отличаются от спортсменов других специализаций бульшей проводящей способностью кортико-спинального тракта и аксонов периферических нервов и более синхронизированной активацией моторных единиц при вызванном сокращении мышц. В свою очередь, между группами лиц, адаптированных к скоростно-силовым нагрузкам переменной мощности с преимущественно ациклической структурой движений (баскетболисты) и циклического характера в режиме субмаксимальной мощности (бегуны на средние дистанции), существенных различий в состоянии центральных и периферических проводников нервной системы и уровне возбудимости моторной коры, нейрональных структур спинного мозга и периферических нервов не обнаружено, а диапазон количественных величин анализируемых параметров у представителей данных видов спорта занимал промежуточное положение между группами пауэрлифтеров и спринтеров - с одной стороны, и группой стайеров - с другой. В результате исследования с участием тех же групп спортсменов, но с использованием чрескожной электрической стимуляции шейных и поясничных сегментов спинного мозга и электростимуляции периферических нервов, иннервирующих мышцы верхней и нижней конечностей, и анализа таких характеристик мышечных ответов, как пороги их возникновения, амплитуда, длительность, латентность, форма обнаружены специфические особенности пластичности спинальных нейрональных сетей и нервно-мышечных структур в зависимости от избранного вида спорта, сходные с теми, которые выявлены при магнитной стимуляции тех же участков нервной системы [13-29].

В настоящей работе проведем сопоставление характеристик вызванных моторных ответов (ВМО) мышц бедра, голени и стопы правой конечности (двуглавой и прямой мышц бедра, камбаловидной и передней большеберцовой, короткого сгибателя и разгибателя пальцев стопы) при магнитной стимуляции разных отделов нервной системы с таковыми, которые были получены при электрической стимуляции центральных и периферических нервных структур у представителей различных видов спорта. Обнаружено, что одинаково, как при транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) корковой зоны, так и при разных видах стимуляции спинного мозга и периферических нервов самый низкий порог возбуждения исследуемых мышц нижней конечности был выявлен у легкоатлетов-бегунов на длинные дистанции, а самый высокий - у пауэрлифтеров и, в ряде случаев, у спринтеров. У баскетболистов и бегунов на средние дистанции при стимуляции разных отделов нервной системы независимо от вида стимуляционного воздействия порог возбуждения мышц бедра, голени и стопы был ниже, чем у паурлифтеров и спринтеров, но выше, чем у стайеров. Однако провести прямое сопоставление количественных показателей порогов мышечных ответов, вызываемых магнитной и электрической стимуляцией ЦНС и периферических отделов, мы не можем, потому что при ТМС и магнитной стимуляции спинного мозга и периферических нервов они измерялись в % от выходной мощности стимулятора и в теслах, а при электростимуляции - в мА.

Далее анализ данных показал, что возбудимость моторной коры мышц бедра, голени и стопы, а также сегментарных и соответствующих периферических структур, иннервирующих данные мышцы, которая оценивалась по величинам максимальной амплитуды ВМО была самой высокой у стайеров, у которых ее уровень был значительно выше, чем у пауэрлифтеров и спринтеров и несущественно превышал таковой у баскетболистов и бегунов на средние дистанции. Обращает на себя внимание тот факт, что значения максимальной амплитуды сегментарных ВМО мышц бедра, голени и стопы, полученные при чрескожной стимуляции спинного мозга, находились в диапазоне 0,5-7 мВ, которые значительно превышали величины максимальной амплитуды мышечных ответов при магнитной стимуляции поясничного отдела спинного мозга - 0,1-0,8 мВ и корковых ВМО этих мышц, диапазон которых составил 0,04-0,6 мВ. При электростимуляции периферических нервов значения максимальной амплитуды М-ответов мышц руки варьировали в диапазоне 3,6-9,8 мВ, а при МС периферии величины данного параметра для ВМО были в пределах 2,2-7,3 мВ. При этом рассчитанные у спортсменов величины отношения максимальной амплитуды ВМО при чрескожной электрической стимуляции поясничного отдела спинного мозга к максимальной амплитуде М-ответа мышц бедра, голени и стопы, диапазон которых составил 11,6-69,5 %, значительно превышал таковой (1,02-10,97 %) для величин сегментарного амплитудного коэффициента, равного отношению максимальной амплитуды ВМО при магнитной стимуляции поясничного отдела спинного мозга и максимальной амплитуды М-ответа мышц нижней конечности.

Выявлено также, что независимо от используемого вида стимуляционного воздействия на различные зоны нервной системы у стайеров длительность и латентность вызванных потенциалов мышц нижней конечности были самыми высокими среди всех групп спортсменов, тогда как у пауэрлифтеров и спринтеров их величины были наименьшими, а у баскетболистов и бегунов на средние дистанции данные показатели были меньше, чем у стайеров, но больше, чем у тяжелоатлетов и спринтеров. Сопоставление значений длительности ВМО между стимуляцией корковых и спинномозговых структур не выявило достоверных отличий этого параметра. Диапазон значений длительности корковых ВМО составил в среднем 7-17,1 мс, сегментарных ВМО при чрескожной электростимуляции спинного мозга - 10,6-16,3 мс, а при магнитной стимуляции - 10-18,5 мс. При электро- и магнитной стимуляции периферических нервов нижней конечности количественные характеристики длительности вызванных потенциалов мышц также значительно между собой не отличались: в первом случае величины были от 10,2 до 16,3 мс, а во втором - 10,4-17,3 мс. В отношении латентных периодов наблюдалась несколько иная картина. Так, значения латентного периода корковых ВМО у испытуемых находились в диапазоне 22-38,9 мс, который был существенно выше величин данного параметра, зарегистрированных при электрической (6,6-27,8 мс) и магнитной (6,7-22,3 мс) стимуляции поясничного отдела спинного мозга. В свою очередь, диапазон показателей латентного периода М-ответов мышц нижней конечности был от 4,1 до 9,7 мс и не отличался от такового у латентности ВМО при МС соответствующих периферических нервов (3,1-9,4 мс).

Резюмируя все выше изложенное можно заключить, что при различных видах стимуляции нервных структур наблюдалась примерно одинаковая направленность характеристик вызванных потенциалов мышц ног у спортсменов в зависимости от их специализации. При этом на корковом уровне количественные величины параметров ответов мышц бедра, голени и стопы существенно отличались от таковых, зарегистрированных при стимуляции сегментарного уровня и соответствующего периферического отдела. Следует также отметить, что при электрической стимуляции спинномозговых и периферических структур вызывались ответы с мышц нижней конечности с более высокой амплитудой по сравнению с магнитной стимуляцией этих зон, в результате чего показатели отношения максимальной амплитуды ВМО к максимальной амплитуде М-ответа при чрескожной электростимуляции спинного мозга оказались выше величин сегментарного амплитудного коэффициента (расчет по формуле: амплитуда ВМО при магнитной стимуляции/амплитуда М-ответа, в %) для мышц бедра, голени и стопы, но в отношении других параметров мышечных потенциалов существенных различий при использовании данных видов стимуляции не обнаружено.

Заключение

У спортсменов в зависимости от их специализации при магнитном и электрическом видах стимуляционного воздействия на спинной мозг и периферические нервы обнаружены однонаправленные изменения характеристик вызванных мышечных ответов, однако их количественная выраженность зависит от вида стимуляции. Установлена более высокая амплитуда моторных ответов, вызванных электрическим воздействием на поясничные сегменты спинного мозга и периферические нервы, иннервирующие мышцы нижних конечностей, и возбудимость спинальных мотонейронов и нервных волокон в сравнении с магнитной стимуляцией.

мышечный ответ магнитный стимуляция

Список литературы

1. Ланская О.В., Андриянова Е.Ю. Исследование спинально-моторных проекций мышц нижних конечностей под влиянием долговременной адаптации к спортивной деятельности // Лечебная физкультура и спортивная медицина. - 2011. - №6. - С. 34-39.

2. Ланская О.В., Андриянова Е.Ю. Электронейромиографическая пластичность спинальных систем двигательного контроля при занятиях различными видами спорта // Лечебная физкультура и спортивная медицина. - 2012. - №11(107). - С. 16-23.

3. Ланская О.В., Андриянова Е.Ю. Изучение билатеральных моносинаптических рефлексов мышц верхних и нижних конечностей у представителей циклического и игрового видов спорта // Альманах «Новые исследования». - 2012. - №4 (33). - С. 5-12.

4. Ланская О.В. Электронейромиографическая пластичность спинальных систем двигательного контроля скелетных мышц у представителей лыжного спорта // Физическая культура и спорт - основа здорового образа жизни: материалы IV Международной научно-практической конференции 9-14 октября 2012 г. / отв. Ред. В.И. Сютина, Е.П. Лисицын; М-во обр. и науки РФ, ФГБОУ ВПО «Тамб. гос. ун-т им. Г.Р. Державина», Упр. обр. и науки Тамб. обл. Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г.Р. Державина, 2012. - С. 208-212.

5. Ланская О.В. Особенности электронейромиографических проявлений пластичности шейных и пояснично-крестцовых спинальных систем двигательного контроля у лыжников-гонщиков // Психолого-педагогические и медико-биологические, социально-экономические и социокультурные проблемы физической культуры, спорта и туризма. Материалы международной научно-практической конференции 9-10 октября 2012 . - Челябинск: ООО МАТРИЦА, 2012. - С. 34-37.

6. Ланская О.В. Изменение рефлекторной возбудимости мотонейронов шейного утолщения спинного мозга под влиянием занятий лыжными гонками // Физическая культура и здоровье студентов ВУЗОВ: материалы IX Всероссийской научно-практической конференции (25 января 2013). - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский гуманитарный университет профсоюзов, 2013. - С. 135-136.

7. Ланская О.В., Андриянова Е.Ю. Признаки пластичности спинальных систем двигательного контроля на фоне длительных занятий спортом // XXII съезд Физиологического общества имени И.П. Павлова: Тезисы докладов. - Волгоград: Изд-во ВолгГМУ, 2013. - С. 290.

8. Ланская О.В., Андриянова Е.Ю. Физиологические механизмы функциональной пластичности спинальных систем двигательного контроля при занятиях спортом: Монография. - Великие Луки, 2013. - 268 с.

9. Ланская О.В., Андриянова Е.Ю. Нейрофизиологические проявления функциональной пластичности спинальных двигательных структур при занятиях спортом // Управление движением (Motor Control 2014): Материалы V Российской, с международным участием, конференции по управлению движением (Петрозаводск, 3-5 февраля 2014 г.) / Под ред. И.Б. Козловской, О.Л. Виноградовой, А.Ю. Мейгала. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. - С. 34.

10. Андриянова Е.Ю., Ланская О.В. Механизмы двигательной пластичности спинномозговых нервных цепей на фоне долговременной адаптации к спортивной деятельности // Физиология человека. - 2014. - Т. 40, №3. - С. 73-85.

11. Ланская О.В., Андриянова Е.Ю. Выявление признаков пластичности спинально-мотонейронных пулов мышц верхних и нижних конечностей у представителей различных видов спорта // Ульяновский медико-биологический журнал. - 2014. - №3. - С. 106-113.

12. Ланская, О.В. Мультисегментарные ответы мышц нижних конечностей у представителей спортивных игр с различным функциональным статусом опорно-двигательного аппарата / О.В. Ланская // Лечебная физкультура и спортивная медицина. - 2014. - №6(126). - С. 42-47.

13. Ланская О.В., Андриянова Е.Ю., Ланская Е.В. Двигательная пластичность спинного мозга при занятиях различными видами спорта // Наука и спорт: современные тенденции. - 2015. - №2 (Том 7). - С. 64-70.

14. Ланская, О.В. Пластичность шейных и пояснично-крестцовых спинальных нейрональных сетей двигательного контроля при занятиях спортом / О.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова, Е.В. Ланская // Теория и практика физической культуры. - 2015. - №6. - С. 14-16.

15. Ланская, Е.В. Функциональное состояние центральных и периферических звеньев нейромоторной системы у спортсменов, адаптированных к нагрузкам разной направленности / Е.В. Ланская, О.В. Ланская, Д.А. Гладченко // Ежемесячный научный журнал «Международный научный институт «Educatio». - 2015. - №4(11). - С. 127-129.

16. Ланская, Е.В. Изучение параметров моносинаптических рефлексов мышц нижних конечностей у легкоатлетов-бегунов на короткие, средние и длинные дистанции / Е.В. Ланская, О.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова, С.М. Иванов // О вопросах и проблемах современных математических и естественных наук / Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. - Челябинск, 2015. - №2. - С. 44-47.

17. Ланская, Е.В. Уровень возбудимости нейрональных сетей спинного мозга при занятиях спортом / Е.В. Ланская, О.В. Ланская, Д.А. Гладченко, С.М. Иванов // Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 30 мая 2015 г: в 10 томах. Том 2. Тамбов: ООО «Консалдинговая компания Юком», 2015. -- С. 98-99.

18. Ланская, Е.В. Нейрональная пластичность кортикоспинальных структур двигательного контроля у спортсменов / Е.В. Ланская, О.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова // Естественные и математические науки в современном мире: Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. № 2, г. Уфа, 10 сентября 2015 г. - С. 26-28.

19. Ланская, Е.В. Пластичность спинальных и соответствующих нервно-мышечных структур под влиянием долговременной спортивной деятельности разной направленности / Е.В. Ланская, О.В. Ланская // Лечебная физкультура и спортивная медицина. - 2015. - №5(131). - С. 22-26.

20. Ланская, Е.В. Физиологические механизмы пластичности центральных и периферических звеньев нейромоторной системы как результат адаптации к повышенной активности скелетных мышц / Е.В. Ланская, О.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 3. Биология. - 2015. - Выпуск 4. - С. 79-92.

21. Lanskaya O.V., Andriyanova E.Yu. Electrophysiological Mechanisms of the Plasticity of the Spinal Systems in Musculoskeletal System Dysfunctions // Neuroscience and Behavioral Physiology. - 2015, November. - Volume 45, Issue 9. - Р. 1010-1018.

22. Ланская, О.В. Изучение уровня возбудимости кортико-спинальных и нервно-мышечных структур у представителей различных видов спорта / О.В. Ланская, Е.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова // Ульяновский медико-биологический журнал. - 2015. - № 3. - С. 101-107.

23. Ланская, Е.В. Уровень рефлекторной возбудимости альфа-мотонейронов мышц бедра, голени и стопы у спортсменов циклических видов / Е.В. Ланская, О.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова // Труды X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Здоровье - основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения» (Санкт-Петербург, 19-21 ноября 2015 г.). - 2015. - Том 10, часть 1. - С. 298-299.

24. Ланская, Е.В. Электрофизиологическое исследование возбудимости и проводимости кортико-спинального тракта у спортсменов различных специализаций Труды X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Здоровье - основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения» (Санкт-Петербург, 19-21 ноября 2015 г.). - 2015. - Том 10, часть 1. - С. 300-302.

25. Ланская, Е.В. Механизмы нейропластичности кортико-спинального тракта при занятиях спортом / Е.В. Ланская, О.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова // Ульяновский медико-биологический журнал. - 2016. - №1. - С. 127-136.

26. Ланская, Е.В. Механизмы пластичности кортико-спинального тракта и нервно-мышечного аппарата при занятиях различными видами спорта / Е.В. Ланская, О.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова // Проблемы функциональных состояний и адаптации в спорте: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием и российско-китайского симпозиума, посвященных 120-летию НГУ им. П.Ф. Лесгафта (Санкт-Петербург, 27-28 мая 2016 г.) / Под ред. проф. И.В. Левшина; Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург. - СПб.: [б.и.], 2016. - С. 59-62.

27. Ланская Е.В., Ланская О.В. Изучение электронейромиографических параметров вызванных потенциалов мышц верхних и нижних конечностей у представителей видов спорта с близкой по структуре двигательной деятельностью // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2016 г. - № 56; URL: http://novainfo.ru/article/9100

28. Ланская О.В. Особенности нейродинамических свойств и качества жизни спортсменов с травмами и посттравматическими заболеваниями опорно-двигательного аппарата // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2016 г. - № 56; URL: http://novainfo.ru/article/9159

29. Ланская Е.В. Структурно-функциональная организация кортико-спинального тракта и его роль в регуляции движений (научный обзор) // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2016 г. - № 56; URL: http://novainfo.ru/article/9119

Размещено на Allbest.ru