Функциональная синергия, обеспечивающая остановку на батуте после прыжка

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе рассматривается структура межмышечного синергетического взаимодействия, обеспечивающая остановку тела спортсмена на сетке батута после прыжка. Предполагалось сопоставить пространственно-временные характеристики мышечных синергий, извлекаемых из данных об электроактивности скелетных мышц и о частоте следования биопотенциалов. Планировалось выяснить, отражают ли извлекаемые кинематические модули центральные механизмы управления структурой движения и определить переменные, на стабилизацию которых направлена активность мышечных синергий. Извлечение синергий реализовано с применением метода факторизации матриц. Установлено, что остановка после прыжка на батуте может быть реализована с применением общих паттернов пространственно-временной активации мышечных синергий. Синергетические эффекты, получаемые с применением разных подходов инструментальной оценки электроактивности скелетных мышц, могут отражать различные механизмы контроля, реализуемые на разных уровнях ЦНС. Мышечные синергии направлены на стабилизацию перемещений отдельных антропометрических точек, а также сегментов тела, объединенных в кинематические модули. Структура самих кинематических модулей указывает на эффективную организацию межмышечного взаимодействия, косвенно отражая центральные механизмы управления сложным многосуставным движением.

Об авторах

С. А. Моисеев

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта

Автор, ответственный за переписку.
Email: sergey_moiseev@vlgafc.ru
Россия, Великие Луки

Е. А. Михайлова

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта

Email: sergey_moiseev@vlgafc.ru
Россия, Великие Луки

Список литературы

  1. Мельников АА, Викулов АД, Малахов МВ (2016) Функция равновесия у спортсменов-борцов. Ярославль. ЯГПУ. [Mel’nikov AA, Vikulov AD, Malahov MV (2016) Funkciya ravnovesiya u sportsmenov-borcov. Yaroslavl’. YAGPU. (In Russ)].
  2. Gurfinkel VS, Osevets M (1972) Dynamics of the vertical posture in man. Biophysics 17: 496–506.
  3. Gurfinkel VS, Коц ЯМ, Шик МЛ (1965) Регуляция позы человека. М. Наука. [Gurfinkel VS, Koc YaM, Shik ML (1965) Regulyaciya pozy cheloveka. M. Nauka. (In Russ)].
  4. Александров А, Фролов А (2017) Биомеханический анализ координации позы и движения у стоящего человека при наклонах корпуса в сагиттальной плоскости. ЖВНД им ИП Павлова 67: 33–48. [Aleksandrov A, Frolov A (2017) Biomechanical analysis of the coordination of posture and movement in a standing person with body tilts in the sagittal plane. ZHVND im IP Pavlova 67: 33–48. (In Russ)]. https://doi.org/10.7868/S0044467717010038
  5. Park E, Schöner G, Scholz J (2012) Functional synergies underlying control of upright posture during changes in head orientation. PLoS One 7(8): e41583. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0041583
  6. Robert T, Zatsiorsky V, Latash M (2008) Multi-muscle synergies in an unusual postural task: quick shear force production. Exp Brain Res 187(2):237–253. https://doi.org/10.1007/s00221-008-1299-7
  7. Altenburger K, Bumke O, Foerster O (1937) Allgemeine neurologie. Handbuch der Neurologie. Berlin.
  8. Moiseev S, Pukhov A, Mikhailova E, Gorodnichev R (2022) Methodological and Computational Aspects of Extracting Extensive Muscle Synergies in Moderate-Intensity Locomotions. J Evol Biochem Physiol 58(1):88–97. https://doi.org/10.1134/s0022093022010094
  9. Tresch M, Cheung V, d’Avella A (2006) Matrix factorization algorithms for the identification of muscle synergies: evaluation on simulated and experimental data sets. J Neurophysiol 95(4):2199–2212. https://doi.org/10.1152/jn.00222.2005
  10. Персон РС (1985) Спинальные механизмы управления мышечным сокращением. М. Наука. [Person RS (1985) Spinal’nye mekhanizmy upravleniya myshechnym sokrashcheniem. M. Nauka. (In Russ)].
  11. Moiseev S, Ivanov S, Gorodnichev R (2022) The Motor Synergies’ Organization Features at Different Levels of Motor Control during High Coordinated Human’s Movement. J Evol Biochem Physiol 58(2):610–622. https://doi.org/10.1134/s0022093022020272
  12. Радченко С (2011) Методология регрессионного анализа: монография. К. Корнийчук [Radchenko SG (2011) Metodologiya regressionnogo analiza: monografiya. K. Kornijchuk. (In Russ)].
  13. Munoz-Martel V, Santuz A, Bohm S, Arampatzis A (2021) Proactive Modulation in the Spatiotemporal Structure of Muscle Synergies Minimizes Reactive Responses in Perturbed Landings. Front Bioeng Biotechnol 9:761766. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.761766
  14. Silva PB, Oliveira AS, Mrachacz-Kersting N, Kersting UG (2018) Effects of wobble board training on single-leg landing neuromechanics. Scand J Med Sci Sports 28(3):972–982. https://doi.org/10.1111/sms.13027
  15. Rabbi M, Pizzolato C, Lloyd D, Carty C, Devaprakash D, Diamond L (2020) Non-negative matrix factorization is the most appropriate method for extraction of muscle synergies in walking and running. Sci Rep 10: 8266. https://doi.org/10.1038/s41598-020-65257-w
  16. Nardon M, Pascucci F, Cesari P, Bertucco M, Latash M (2022) Synergies Stabilizing Vertical Posture in Spaces of Control Variables. Neuroscience 500:79–94. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2022.08.006
  17. Latash M (2010) Motor synergies and the equilibrium-point hypothesis. Motor Control 14(3):294–322. https://doi.org/10.1123/mcj.14.3.294 10.1123/mcj.14.3.294
  18. De Marchis C, Severini G, Castronovo AM, Schmid M, Conforto S (2015) Intermuscular coherence contributions in synergistic muscles during pedaling. Exp Brain Res 233(6):1907–1919. https://doi.org/10.1007/s00221-015-4262-4
  19. Madarshahian S, Latash ML (2021) Reciprocal and coactivation commands at the level of individual motor units in an extrinsic finger flexor-extensor muscle pair. Exp Brain Res 240(1):321–340. https://doi.org/10.1007/s00221-021-06255-w
  20. Latash ML, Madarshahian S, Ricotta JM (2022) Intramuscle Synergies: Their Place in the Neural Control Hierarchy. Motor Control 27(2):402–441. https://doi.org/10.1123/mc.2022-0094
  21. Ricotta JM, Nardon M, De SD, Jiang J, Graziani W, Latash ML (2023) Motor unit-based synergies in a non-compartmentalized muscle. Exp Brain Res 241:1367–1379. https://doi.org/10.1007/s00221-023-06606-9
  22. Гидиков АА (1975) Теоретические основы электромиографии. Л. Наука [Gidikov AA (1975) Teoreticheskie osnovy elektromiografii. L. Nauka. (In Russ)].
  23. Гурфинкель ВС, Левик ЮС (1985) Скелетная мышца: структура и функция. М. Наука. [Gurfinkel’ VS, Levik YUS (1985) Skeletnaya myshca: struktura i funkciya. M. Nauka. (In Russ)].
  24. Nishida K, Hagio S, Kibushi B, Moritani T, Kouzaki M (2017) Comparison of muscle synergies for running between different foot strike patterns. PLoS One 12(2): e0171535. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171535
  25. Moiseev S, Gorodnichev R (2022) Motor Synergy Structure Variability in Different Intensity Locomotions. Hum Physiol 48:370–380. https://doi.org/10.1134/S0362119722040089
  26. Barroso FO, Torricelli D, Moreno JC, Taylor J, Gomez-Soriano J, Bravo-Esteban E, Piazza S, Santos C, Pons JL (1984) Shared muscle synergies in human walking and cycling. J Neurophysiol. 112(8):1984. https://doi.org/10.1152/jn.00220.2014
  27. Bach MM, Daffertshofer A, Dominici N (2021) Muscle Synergies in Children Walking and Running on a Treadmill. Front Hum Neurosci 15:637157. https://doi.org/10.3389/fnhum.2021.637157
  28. Escalona MJ, Bourbonnais D, Goyette M, Le Flem D, Duclos C, Gagnon DH (2021) Effects of Varying Overground Walking Speeds on Lower-Extremity Muscle Synergies in Healthy Individuals. Motor Control 25(2):234. https://doi.org/10.1123 /mc.2020-0008
  29. Santuz A, Ekizos A, Janshen L et al. (2018) Modular Control of Human Movement During Running: An Open Access Data Set. Front Physiol 9:1509. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.01509
  30. Бернштейн НА (1990) Физиология движений и активность М. Наука. [Bernshtejn NA (1990) Fiziologiya dvizhenij i aktivnost’ M. Nauka. (In Russ)].
  31. Hajiloo B, Anbarian M, Esmaeili H, Mirzapour M (2020) The effects of fatigue on synergy of selected lower limb muscles during running. J Biomech 103:1. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2020.109692
  32. Гельфанд И, Цетлин М (1962) О некоторых способах управления сложными системами. УМН 17(1):3–25. [Gel’fand I, Cetlin M (1962) O nekotoryh sposobah upravleniya slozhnymi sistemami. UMN 17(1):3–25. (In Russ)].

Дополнительные файлы


© С.А. Моисеев, Е.А. Михайлова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».