3.3. Скоростно-силовая нагрузка аэробно-анаэробной направленности
Развитие внутримышечной координации происходило в период применения скоростно-силовой нагрузки аэробно-анаэробной направленности. Повышение интенсивности выполнения работы позволило наладить взаимодействие между медленными мышечными волокнами, быстрыми окислительными и гликолитическими двигательными единицами.
Двигательная единица состоит из пучка мышечных волокон, которые иннервируются мотонейронами и регулируют мышечные напряжения, осуществляющие двигательный акт.
Не все мышечные волокна в скелетной мышце одинаковы по своему строению и функции. Скелетная мышца включает два основных типа мышечных волокон: медленно сокращающиеся (МС) и быстро сокращающиеся (БС). Все волокна, входящие в состав одной двигательной единицы мышцы (ДЕ), обладают сходными свойствами, т. е. медленная ДЕ включает только медленные мышечные волокна, быстрая ДЕ – только быстрые. Различия в физиологических характеристиках медленных и быстрых мышечных волокон (в их силе, скорости сокращений и выносливости) определяются их морфофизиологическими и физиологобиохимическими особенностями.
Быстрые мышечные волокна, как более толстые и содержащие большее количество сократительных элементов миофибрилл, обладают и большей силой, чем медленные. Быстрые мышечные волокна часто входят в состав больших ДЕ (с большим числом мышечных волокон) и обычно развивают значительно большее напряжение, чем медленные ДЕ. Таким образом, силовой вклад быстрых ДЕ в напряжение мышцы значительно выше, чем медленных. Это происходит при повышении интенсивности выполняемой работы. Скорость сокращения мышечных волокон находится в прямой зависимости от активности миозин-АТФ-азы – фермента, расщепляющего АТФ и тем самым способствующего образованию поперечных мостиков и взаимодействию актиновых и миозиновых миофиламентов. Чем выше активность миозин-АТФ-азы, тем быстрее образуются и разрушаются поперечные мостики и тем выше скорость сокращения волокна. Поэтому быстрые мышечные волокна с более высокой активностью этого фермента обладают и более высокой скоростью сокращения по сравнению с медленными волокнами.
Медленные и быстрые волокна имеют разную выносливость, т. е. способность к продолжительным сокращениям. Медленные волокна насчитывают до пяти капилляров, что позволяет им получать большое количество кислорода из крови, а повышенное содержание миоглобина облегчает его транспорт внутри мышечных клеток к митохондриям. Эти волокна содержат большое количество митохондрий, в которых протекают окислительные процессы, имеют повышенное содержание субстратов окисления жиров и характеризуются высокой активностью окислительных ферментов. Все это обусловливает использование медленными мышечными волокнами более эффективного аэробного (окислительного) пути энергопродукции и определяет их высокую выносливость.
Быстрые мышечные волокна имеют не более двух капилляров, но высокую активность гликолитических ферментов и повышенное содержание гликогена и поэтому – значительно меньшие предпосылки для интенсивного и длительного аэробного (окислительного) способа энергообеспечения по сравнению с медленными волокнами. Они имеют меньше капилляров, содержат меньше митохондрий, миоглобина и жиров (триглицеридов). Активность окислительных ферментов в быстрых волокнах ниже, чем в медленных. Эти волокна не обладают большой выносливостью и более приспособлены для мощных (быстрых и сильных), но относительно кратковременных сокращений мышц.
Общая физиологическая характеристика мышц, их сила, скорость сокращения и выносливость в большой мере определяется процентным соотношением в мышце двух типов волокон. Чем больше в мышце процент быстрых волокон, тем выше скорость сокращения и максимальная сила, развиваемая мышцей при быстром сокращении, и тем быстрее нарастает мышечное напряжение в начале сокращения. Поскольку быстрые волокна используют в большей степени анаэробный гликолитический путь энергообеспечения, в мышцах, содержащих более высокий процент таких волокон, максимальная концентрация лактата выше, чем в мышцах, в которых преобладают медленные волокна. Быстрые мышцы более приспособлены к мощной кратковременной работе. Наоборот, чем выше в мышцах процент медленных волокон, тем они выносливее и обладают большей способностью выполнять длительную работу.
Среди быстрых мышечных волокон выделены три подтипа: «А», «Б» и «В». С физиолого-биохимической точки зрения они различаются прежде всего активностью окислительных и гликолитических ферментов.
Подтип «А» отличается более высокой окислительной способностью. Волокна этого подтипа обозначают как быстрые окислительно-гликолитические. Их окислительная способность, однако ниже, чем у медленных волокон. Быстрые окислительно-гликолитические волокна – это часть быстрых волокон, приспособленных к достаточно интенсивной аэробной (окислительной) энергопродукции, наряду с весьма мощной лактацидной (анаэробной) системой энергообразования.
Подтип «Б» характеризуется наиболее высокой гликолитической активностью среди всех мышечных волокон, поэтому именно волокна этого подтипа обозначаются как быстрые гликолитические.
Подтип «В» составляет всего 1–3% и пока мало изучен, но можно предположить по логике изложения, что это волокна алактатного энергообеспечения, и они отвечают за мелкую моторику и взрывную работу мышц.
С физиологической точки зрения два подтипа быстрых ДЕ различаются силой сокращения и выносливостью. Первое из этих различий (в силе) главным образом определяется тем, что волокна «А» в среднем несколько толще, чем волокна «Б».
Повышенная выносливость «А» волокон в значительной мере является результатом их большей приспособленности к аэробному энергообеспечению, чем «Б» волокон. С функциональной точки зрения быстрые «А» волокна могут рассматриваться как промежуточные между медленными и быстрыми.
Вполне вероятно, что три вида мышечных волокон иннервируются соответственно тремя видами мотонейронов. Таким образом, нервно-мышечный аппарат человека составлен из трех видов ДЕ – медленных неутомляемых, быстрых малоутомляемых и быстрых утомляемых волокон.
Анализ показал, что мышца имеет полный набор ДЕ для иннервации и энергообеспечения физической работы различной интенсивности и продолжительности. Медленные ДЕ обеспечивают мышцу наиболее продуктивным аэробным окислением. Быстрые ДЕ типа «А» обеспечивают мощную высокоинтенсивную работу, а быстрые ДЕ типа «Б» осуществляют связь между медленными и быстрыми ДЕ. Многочисленными исследованиями доказано, что двигательные единицы тренируемы. При тренировке определенной направленности тренируются те мышечные волокна, которые обеспечивают данную иннервацию и энергопродуктивность. Таким образом, совершенствование межклеточной координации в мышце у дзюдоистов должно быть направлено на регуляцию и развитие условного рефлекса взаимодействия трех видов мышечных двигательных единиц.
Вначале тренировки должны быть направлены на развитие медленных мышечных волокон, потому что медленные и быстрые ДЕ находятся в противоречии развития: при увеличении деятельности медленных волокон ухудшается скорость сокращения быстрых ДЕ, при развитии быстрых ДЕ требуется повышенное насыщение крови кислородом, улучшение использования кислорода мышечными клетками для утилизации лактата, а это обеспечивают медленные ДЕ. Таким образом, развитие медленных ДЕ создаст благоприятные условия для совершенствования быстрых ДЕ.
