(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СОКРАЩЕНИЯМИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ
МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА
1
Изобретение относится к медицине и может быть использовано в спортивной медицине, например при выработке сложных двигательных навыков толкания, метания, прыжков и т. д.
Известны способы с целью направленного формирования двигательных навыков, осйованные на коррекции биомеханических характеристик движения 1.
Однако биомеханические характеристики, как известно, являются интйгративнымн показателями взаимодействия многих мышц, участвующих в движении, поэтому по их динамике практически невозможно судить о вкладе отдельных мышц в конечный результат движения. Последнее обстоятельство делает малоэффективной и длительной коррекцию правильности выполняемого движения по его биомеханическим показателям.
Для устранения данных недостатков в настоящее время для коррекции двигательных навыков стали использовать методы биоуправления биоэлектрической активности мышц с помощью сигналов внешней обратной с&язи.
Наиболее близким к предлагаемому является способ управления сокращениями двигательных мышц человека, основанный на формировании управляющего сигнала из электромиографического с последующей подачей его на определенный участок тела 2.
Однако известный способ требует для фо р м и рова ния слож нокоордин и рива н н ы х двигательных навыков длительного времени.
10
Целью изобретения является сокращение времени на формирование сложнокоординированных двигательных навыков.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, предусматривающему формирование управляющего сигнала из электромиографического, синхронно регистрируют электромиограммы каждой рабочей мышцы, преобразуют их в импульс с длительностью, равной времени между моментами начала или окончания сокращения
20 мышц, сравнивают последний с эталонным импульсом и при превышении его длительности относительно эталонного формируют корректирующий импульс, а при уменьшении его длительности констатируют праВИЛЬНО сформированный двигательный навык.
Способ осуществляют следующим образом.
Сначала вычисляют длительности эталон ных импульсов, для чего замеряют длительность между моментами начала сокращения рабочих мышц у тренированного спортсмена при выполнении движения, либо между моментами окончания сокращения тех же мышц у того же спортсмена. Эти данные могут быть также вычислены исходя из модельных характеристик идеального движения.
Затем у нетренированного спортсмена измеряют импульсы между теми же самыми моментами начала сокращения рабочих мышц при выполнении того же движения и сравнивают этот импульс с эталонным. Если длительность импульса нетренированного спортсмена больше эталонной, спортсмену подается корректирующее электро-, кожное подкрепление. Последнее создает у спортсмена непрятные ощущения, заставляй его изменять длительность между началами сокращения рабочих мышц в сторону приближения к эталону. Если длительность между началами сокращения рабочих мышц равна или меньше эталонной, не формируют корректирующего импульса и констатируют правильно сформированный двигательный навык путем формирования звукового и светового сигналов, подаваемых спортсмену и тренеру.
Пример. Рассмотрим операции способа На примере тренировки имитационного движения отталкивания прыгунами на лыжах с трамплина.
При выполнении тренированным спортсменом отталкивания вырабатывают эталонные импульсы: Для этого выбирают следующие рабочие мышцы - четырехглавую и двуглавую бедра, переднюю больщеберцовую и икроножную голени. На двигательные точки указанных мышц накладывают стандартные биполярные электроды (межэлектродное расстояние 1 см, активная площадь электрода 0,5 см), на переднюю поверхность нижней трети предплечья накладывают стимулирующий электрод аналогичной конструкции. Электроды фиксируют на теле спортсмена с помощью эластичных резиновых бинтов. Затем из стойки разгона, имитирующей положение тела при выполнении прыжка на лыжах с трамплина, спортсмен выполняет «отталкивание. При этом непрерывно со всех четырех мыщц снимают ЭМГ, которые раздельно интегрируются, например с постоянными времени 20 мс. Для каждой интегрированной ЭМГ устанавливают пороговый уровень, равный 10% от максимальных амплитуд интегрированных ЭМГ, по которому получают прямоугольные импульсы с длительностями, равными
времени сокращения мышц. Из полученных импульсов формируют импульсы с длительностью, равной времени между моментами начала сокращения передней больщеберцовой и двуглавой мышцы бедра - эталонные
импульсы, длительность которых соответственно равна 256; 114 и 10 мс.
После получения эталонных импульсов, берем нетренированного спортсмена, у которого таким же образом, как и у тренированного, в процессе тренировки имитационного движения отталкивания синхронно снимают ЭМГ с четырехглавой и двуглавой мышц бедра, передней большеберцовой и икроножной мышц голени, раздельно интегрируют их с той же постоянной времени,
по установленным пороговым уровням получают импульсы с длительностью, равной времени сокращения мЫшц, из которых формируют импульсы, равные времени между моментами начала сокращения мышц, и сравнивают их последовательно с эталоном. Если длительность сформированного импульса превышает эталонную, формируют корректирующий импульс (пачка из 10-ти прямоугольных импульсов, частотой 10 Гц, длительностью 0,1 мс и амплитудой, равной двум сенсорным порогам). Если длительность сформированного импульса равна или меньще эталонной, констатируют правильно сформированный двигательный навык с помощью подачи светового и/или звукового сигнала длительностью 1с. Спортсмен, ис0 пытывая под воздействием электрокожной стимуляции неприятные ощущения, сознательно корректирует временную последовательность сокращения мышц, таким образом, чтобы свести эти ощущения к минимуму. Формирование сложнокоординирован5 ного движения (эталонного пространственновременного взаимодействия мышц) происходит индивидуально с учетом особенностей нервно-мышечного аппарата и нервно системы спортсмена. Так как обеспечивается непрерывная оценка правильности или неправильности пространственно-временного взаимодействия мышц, спортсмен в состоянии сам выбрать оптимальное согласование активности рабочих мышц, сходное с эталоном, что способствует со5 кращению сроков на формирование сложнокоординированных двигательных навыков.
В результате испытаний, проведенных с группой спортсменов-прыгунов на лыжах
JJ с трамплина (1-ый спортивный разряд) в возрасте 14-16 лет установлено, что у всех спортсменов после нескольких сеансов тренировки, например 15-ти, наблюдаются изменения согласованности включения рабочих мышц, так разность между моментами начала сокращения передней большеберцовой и двуглавой мышц бедра уменьшилась с 309 до 256 мс, двуглавой и икроножной мышц с 215 до 114 мс, икроножной
и четырехглавой мышц бедра с 151 до 10 мс, что полностью совпадает с эталонными величинами, полученными для прыгунов на лыжах с трамплина, обладающих эталонным сложнокоординированным движением отталкивания.
В контрольной группе спортсменов за тот же период времени каких-либо достоверных изменений во временной согласованнйости включения рабочих мышц при выполнении отталкивания по сравнению с началом обнаружено не было.
Таким образом, испытания предлагаемого способа показали, что с его Помошью возможно формировать эталонную последовательность взаимодействий рабочих мышц, что сокращает сроки на формирование сложнокоординированных двигательных навыков. Двигательные навыки, сформированные предлагаемым способом, обеспечивают формирование эталонной координации мыщц при выполнении сложных двигательных актов, что позволяет применять его в спортивной практике для повышения технического мастерства движений, в клинической практике для восстановления сложнокоординированных движений, а также на производстве для
совершенствования двигательно-операторской деятельности человека.
Формула изобретения
Способ управления сокрайгениями двигательных мышц человека, предусматривающий формирование управляющего сигнала из электромиографического, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени на формирование сложнокоординированных двигательных навыков, синхронно регистрируют электромиограммы каждой рабочей мышцы, преобразуют их в импульс с длительностью, равной времени между моментами начала или окончания сокращения мыщц, сравнивают последний с эталонным импульсом и при превышении его длительности относительно эталонного формируют корректирующий импульс, а при уменьщении его длительности констатируют правильно сформированный двигательный навык. Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
№ 553968, кл. А 61 В 5/02, 1974 (прототип).
