Svalová aktivita. Vzťah medzi svalovou aktivitou a duševnou aktivitou. Samotestovacie otázky

Zmeny v psychofyzickom stave študentov počas skúšok.

Skúšobné sedenie je jedným z konštrukčné prvky
vyučovanie je vedúcou činnosťou žiakov.

Špecifickou črtou je intenzívna povaha vyšetrovacieho sedenia. Informačné parametre aktivity - obsah, objem skúšok, tempo prezentácie otázok - majú vplyv aj na výkon, aktivitu a psychický stav žiaka. Ďalšie vlastnosti - vlastnosti dodávky
skúšky spojené s transformáciou – vybavovanie si pracovných (zapamätaných) informácií sú hlavným dôvodom rozvoja stavu psychickej záťaže a napätia. Skúšobná situácia je typickou situáciou neistoty.

Môžeme skonštatovať, že skúšky neprispievajú k zlepšeniu zdravia študentov, ale naopak. Mnohé štúdie skutočne ukazujú, že počas prípravy a absolvovania skúšok dochádza k intenzívnej duševnej aktivite, extrémnemu obmedzeniu motorickej aktivity, narušeniu režimu odpočinku a spánku a emocionálnym zážitkom.
To všetko vedie k preťaženiu nervového systému a negatívne ovplyvňuje celkový stav a odolnosť organizmu.

Bežne možno rozlíšiť tieto skupiny duševných stavov:
Charakteristické pre tento vek:

1. Vnútorná nepohoda, nepokoj, podráždenosť, nesústredenosť, bezcieľnosť. Je ťažké zhromaždiť svoje myšlienky a kontrolovať svoje činy. Vôľa je znížená, emócie sú zbavené zábran, myšlienky sú nezhromaždené.

2. Stav vyjadrenej nespokojnosti, nepriateľstva, negatívneho postoja k iným.

3. Podmienky blízke agresivite, bojovnosti, hnevu, hrubosti.

4. Afektívne výbuchy – bitka, hrubosť, urážky, porušenie disciplíny.

Telesná výchova znamená optimalizáciu výkonu, predchádzanie neuro-emocionálnej a psychofyzickej únave žiakov, zvyšovanie efektívnosti výchovno-vzdelávacieho procesu.

1) systematické štúdium výchovné predmetyštudentov za semester, bez
„útok“ počas obdobia testov a skúšok.

2) Rytmická a systematická organizácia duševnej práce.

3) Neustále udržiavanie emócií a záujmu

4) Zlepšenie medziľudských vzťahov medzi študentmi a vysokoškolskými učiteľmi, pestovanie citov.

5) Organizácia racionálneho režimu práce, výživy, spánku a odpočinku.

6) Odmietnutie zlé návyky: užívanie alkoholu a drog, fajčenie a zneužívanie návykových látok.

7) Fyzická príprava, neustále udržiavanie tela v stave optimálnej fyzickej zdatnosti.

8) Cvičiť študentov v metódach sebamonitorovania stavu organizmu s cieľom identifikovať odchýlky od normy a včas ich napraviť a odstrániť pomocou prevencie.

Klasifikácia fyzické cvičenie.

1. Klasifikácia telesných cvičení na základe historických systémov telesná výchova. Historicky sa v spoločnosti vyvinulo, že všetka rozmanitosť telesných cvičení sa postupne kumulovala len do štyroch typických skupín: gymnastika, hry, šport, turistika. Každá z týchto skupín telesných cvičení má svoje vlastné základné charakteristiky, ale líšia sa najmä pedagogickými schopnosťami, špecifickým účelom v systéme telesnej výchovy, ako aj vlastnými metódami vedenia hodín.

2. Klasifikácia telesných cvičení podľa anatomických charakteristík. Na tomto základe sú všetky fyzické cvičenia zoskupené podľa ich účinku na svaly rúk, nôh, brucha, chrbta atď. Pomocou tejto klasifikácie sa zostavujú rôzne zostavy cvičení (hygienická gymnastika, atletická gymnastika, rozcvička atď.).

3. Klasifikácia telesných cvičení podľa ich primárneho zamerania na výchovu jednotlivcafyzické vlastnosti. Tu sú cvičenia rozdelené do nasledujúcich skupín:

· rýchlostno-silové typy cvičení (napríklad šprint, skok, hádzanie atď.);

Cyklické vytrvalostné cvičenia (napríklad beh na stredné a dlhé vzdialenosti, lyžiarske preteky, plávanie atď.);

· cvičenia vyžadujúce vysokú koordináciu pohybov (napríklad akrobatické a gymnastické cvičenia, potápanie, krasokorčuľovanie atď.);

· cvičenia, ktoré si vyžadujú komplexný prejav fyzických kvalít a pohybových schopností v podmienkach premenlivých režimov pohybovej aktivity, neustálych zmien situácií a foriem konania (napríklad športové hry, zápasenie, box, šerm).

4. Klasifikácia telesných cvičení na základe biomechanickej štruktúry pohybu. Na tomto základe sa rozlišujú cyklické, acyklické a zmiešané cvičenia.

5. Klasifikácia telesných cvičení na základe fyziologických silových zón. Na tomto základe sa rozlišujú cvičenia maximálnej, submaximálnej, veľkej a strednej sily.

6. Klasifikácia telesných cvičení podľa športovej špecializácie. Všetky cvičenia sú rozdelené do troch skupín: súťažné, špeciálno-prípravné a všeobecno-prípravné.

Svalová činnosť a srdcová činnosť, ich vzťah.

Funkciou svalov v ľudskom tele je produkcia práce a energie pomocou látok získaných z potravy, predovšetkým sacharidov a tukov.
Dobré zdravie si vyžaduje dobrú svalovú aktivitu. Svaly sú schopné vykonávať svoju prácu len za určitých podmienok – je potrebná energia. Energia sa získava oxidáciou živín, predovšetkým tukov.

Ľudské telo tvoria svaly. Srdce je sval.

Ukázalo sa, že realizácia fyzická aktivita vysoký výkon posilňuje činnosť a vzťahy svalového a kardiovaskulárneho systému. V pokoji a pri únave sa prejavuje lineárny charakter vzťahov medzi oboma systémami, pri tréningu a v rovnovážnom stave je exponenciálny. Rozvoj kompenzovanej únavy, bez zmeny vedúcej úlohy štvorhlavého, bicepsového a gastrocnemiového svalu dolných končatín pri realizácii námahy, mení ich vzťahy a čiastkovú úlohu na rôznych oblastiach cyklický pohyb, zvyšuje ich elektrickú aktivitu. S rozvojom dekompenzovanej únavy klesá elektrická aktivita a je narušená koordinácia vo vzťahoch medzi vedúcimi svalmi pravej a ľavej končatiny.

Činnosť a vzťahy MS a CVS závisia od prevádzkových podmienok (odpočinok, práca s rôznou silou), doby práce a individuálnych charakteristík.

Prechod zo stavu pokoja do práce, posilnenie činnosti svalov a kardiovaskulárneho systému, synchronizuje ich činnosť, stupeň ich integrácie, mení charakter interakcie - z lineárnej - v pokoji a pri únave, na exponenciálnu - počas pracovný a ustálený stav.

Všetci vieme, že počas spánku sme v nehybnom, uvoľnenom stave. Vieme však aj to, že počas noci viackrát meníme polohu a veľakrát robíme nejaké pohyby: trasieme sa, trháme, niektorí dokonca hovoria zo spánku.

Vzťah medzi spánkom a svalovou aktivitou je oveľa zložitejší, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Nie nadarmo sa v patofyziológii spánku nachádza celý zhluk ochorení spojených s abnormálnou svalovou aktivitou počas spánku, od syndrómu nepokojných nôh až po somnambulizmus, ktoré sa stále ťažko, ak vôbec, liečia.

Zaspávanie

Takže, keď ideme spať, naše svaly sa postupne uvoľňujú. Ale na rozdiel od REM spánku, kedy sa svaly „násilne“ uvoľňujú vďaka aktívnej inhibícii retikulospinálneho zostupného systému, v pomalom spánku sa svaly uvoľňujú v dôsledku postupného znižovania tonickej aktivity antigravitačných svalov. (ten, ktorý je zodpovedný za polohu nášho tela v priestore, inými slovami za držanie tela).

Pri zaspávaní, niekde na samotnej hranici medzi bdelosťou a spánkom, keď sa už naše vedomie začína vypínať, často zažívame náhly prudký štart, ktorý nás opäť prebudí. Tento jav sa nazýva hypnický myoklonus alebo hypnické zášklby.

V stredoveku sa takýto štart pri zaspávaní nazýval „ dotyk diabla" Mechanizmus tohto javu a jeho biologický význam stále nie sú celkom jasné. Najpravdepodobnejším dôvodom môže byť konflikt medzi dvoma subsystémami nervového systému - svalový tonus a úplná relaxácia.

Keď sa svaly tela uvoľnia a tok nervových impulzov prenášajúcich informácie do mozgu o polohe tela v priestore sa prudko zníži, často sa stáva, že mozog nesprávne interpretuje takéto náhle zastavenie signalizácie zo svalov.

On vníma ako pád a vyšle silný impulz do svalov, aby skontrolovali, či je všetko v poriadku. Výsledkom je pomerne silná svalová kontrakcia. To znamená, že štart je pokus mozgu prebudiť človeka a varovať ho pred nebezpečenstvom alebo jednoducho skontrolovať správne fungovanie všetkých systémov.

Je dosť možné, že podobný mechanizmus majú aj naše pocity z lietania alebo pádu z výšok, ktoré sa často vyskytujú v našich snoch. S uvoľnenými svalmi a súčasnou excitáciou motorickej kôry, ktorá je výsledkom virtuálnych pohybov vykonávaných v snoch, je to pravdepodobne jediný spôsob, ako môže mozog vyriešiť konflikt medzi svalovým a nervovým systémom, pretože pri takýchto letoch a pádoch sa pohybujeme bez pohybu. !

REM spánok

Obrázok 1 ukazuje tri hlavné stavy mozgu: bdelosť, spánok s pomalými vlnami a spánok s rýchlymi pohybmi očí. Hlavným rozdielom medzi REM spánkom a bdelosťou je svalová atónia. Pri pohľade do budúcnosti poviem, že ide o akýsi obranný mechanizmus: mozog chráni telo pred, napodiv, snami.

Koniec koncov, keď vidíme sen, zúčastňujeme sa na ňom, vykonávame vo sne nejaké virtuálne akcie: chodíme, plávame, hýbeme sa…. Všetky tieto „pohyby“ aktivujú tie isté oblasti v mozgu, ako keby sme ich robili v skutočnosti počas bdelosti. To znamená, že mozog dáva príkaz svalom na pohyb, ale v dôsledku nútenej inhibície motorickej aktivity nedochádza k žiadnym pohybom.

Nebyť svalovej atónie, tieto úkony by sme skutočne vykonávali, hrali by sme scény z bdelého sna, čo sa mimochodom deje pri poruchách správania vo fáze REM spánku (R.E.M.spaťsprávanieporucha, skrRBD).

Obr.1. Charakteristická poloha tela v troch rôznych stavoch mozgu u mačiek a schematické znázornenie mechanizmu každého z troch stavov: A - bdelosť; B - pomalý spánok; C - REM spánok. Označenia:lokuscoeruleus - modrá škvrna;raphesystém - švové jadrá. Zdroj: adoptovanýodMichel Jouvet, Scientific American, 1967.

V šesťdesiatych rokoch Michel Jouvet (1925) , jeden z pilierov somnológie experimentálne ukázal, čo by sa stalo, keby toto ochranný systém. Mačky s poškodením oblasti mozgu zodpovednej za svalovú atóniu (podmodrá škvrna), počas REM spánku si osobne splnili všetko, o čom snívali: behali za neviditeľnou myšou, naježili sa pri pohľade na neviditeľného psa, jedli neviditeľné jedlo atď. A, samozrejme, bez orientácie v priestore (koniec koncov, mačky boli v stave spánku so zatvorenými očami), narazili do predmetov a mohli sa vážne zraniť.

Normálne sa vo fáze REM spánku v dôsledku inhibičnej aktivity orexínu (hypokretínu) hypotalamu, noradrenergného locus coeruleus a serotonergných jadier raphe aktivujú glutamátergické pontínové neuróny (ventrálne sublaterodorzálne jadro u hlodavcov, locus coeruleus u ľudí) (Obr.2).

Obr.2.Schéma umiestnenia neurónov a ich spojení zodpovedných za svalovú atóniu. Označenia:L.C.- modrá škvrna. Zdroj:McGregor& Siegel, Príroda Neurosci, 2010.

Ďalšie excitačné glutamátergické vplyvy ventrálneho sublaterodorzálneho jadra (alebo sub-coeruleus spot) prostredníctvom ich projekcií do medulla oblongata sa aktivujú glycínové a GABAergické inhibičné neuróny ventromediálnej drene (magnocelulárne jadro u mačiek, obrovské bunkové jadro u ľudí), ktoré zase inhibujú motorické neuróny miechy, čím ich hyperpolarizujú.

Hyperpolarizáciou motorických neurónov sa zastavuje uvoľňovanie acetylcholínu, potrebného pre svalovú kontrakciu, čo spôsobuje svalovú paralýzu počas REM spánku. Tento mechanizmus (Obr. 3) bol nedávno spochybňovaný a vnímaný len ako súčasť zložitejšieho procesu (BrooksPeever, 2012). Jeho zverejnenie môže byť otázkou blízkej budúcnosti.

Obr.3. Schematické znázornenie mozgových štruktúr, ktoré sa podieľajú na iniciácii a udržiavaní REM spánku, ako aj na rozvoji svalovej atónie (červenou farbou). Označenia:cortex - motorická kôra,CAN - centrálne jadro amygdaly,PAG - periakveduktálna šedá hmota,LC - modrá škvrna,DR - šitie jadier,PPT - pedunculopontine nucleus,LDT - laterodorzálny tegmentum,vSLD - ventrálne sublaterodorzálne jadro,VMM - ventromediálna dreň,Glu - glutamát,GABA - GABA, 5-HT - serotonín,Ach - acetylcholín,NA - norepinefrín, + excitačné vplyvy, - inhibičné vplyvy, * zodpovedajúca štruktúra u hlodavcov.

Všetci sme však aspoň raz v živote mohli pozorovať, ako malé deti alebo naši domáci miláčikovia vo fáze rýchleho spánku šklbajú končatinami, robia sacie či cmúľacie pohyby atď.

V takých chvíľach sa nám zdá „samozrejmé“, že deti alebo zvieratá snívajú. Zášklby končatín mávajú aj dospelí, najčastejšie sú však menej výrazné. Ako to? Koniec koncov, svaly musia byť počas snov úplne uvoľnené, „paralyzované“.

Ukazuje sa, že svalová paralýza postihuje iba tonické svaly, teda tie, ktoré sú zodpovedné za naše držanie tela, polohu tela v priestore. (antigravitačné svaly). Toto sú všetky veľké kostrové svaly tela.

Fázické svaly sú malé svaly umiestnené na končatinách (prsty na rukách a nohách) a tí, ktorí sú zodpovední za rýchle pohyby, nie sú ovplyvnené, a preto kontrakcie možno pozorovať v REM spánku. Preto môžeme povedať, že úplná atónia kostrové svaly do jedného alebo druhého stupňa sprevádzané krátkymi fázickými zášklbami.

Dodnes nie je známy ani biologický význam tohto javu, ani jeho mechanizmus, ani anatomické štruktúry zapojené do tohto procesu. Nedávno skupina vedcov z University of Iowa zistila, že takéto svalové zášklby končatín nie sú ani tak odrazom snov, ale skôr mechanizmom, ktorý aktivuje tvorbu neurónových sietí v mozgu, čím podporuje jeho rozvoj. (Tiriacetal., 2012; 2014). To je dôvod, prečo sú u detí vyvinutejšie.

Treba povedať, že svalová atónia počas REM fázy spánku neovplyvňuje svaly okohybného systému, vnútorné ucho a dýchacie svaly vrátane bránice. Nie všetko je jasné s tvárovými svalmi inervovanými hlavovými nervami.

Je tam prítomná aj atónia počas REM spánku, ale mechanizmus jej rozvoja je iný. S najväčšou pravdepodobnosťou tu zohráva rozhodujúcu úlohu aminergný systém mozgu, ktorý ovplyvňuje motorické neuróny trigeminálneho nervu. Možno tento rozdiel určuje skutočnosť, že počas fázy REM spánku naša tvár často odráža povahu sna, ktorý prežívame, najmä ak je emocionálne nabitý: usmievame sa alebo robíme grimasy.

V REM spánku sa vyskytujú aj fázické zášklby svalov tváre, sú sprostredkované glutamátergickými vplyvmi parvocelulárneho retikulárneho jadra. Veľmi často sa u zvierat aj u ľudí počas REM spánku vyskytuje fenomén vokalizácie – psy kňučia, ľudia v spánku rozprávajú. K tomu dochádza v dôsledku abnormálnej aktivácie časti mozgu zodpovednej za reč u ľudí alebo produkciu zvuku u zvierat a zvyčajne sa vyskytuje niekde na hranici medzi spánkom s pomalými vlnami a spánkom s rýchlymi pohybmi očí. Zároveň je reč zreteľnejšia počas fázy REM spánku a počas pomalého spánku (delta spánok)- nevýrazný, niečo ako mrmlanie.

Najznámejšie pohyby v REM spánku sú rýchle pohyby očí. (BDG), ktorý dal názov tejto fáze spánku – REM spánok. Nie sú ako pohyby očí, keď sme hore, keď sa na niečo pozeráme. Ich charakter viac pripomína pohyby očí, keď sa snažíme zapamätať si vizuálne obrazy.

Z celého obdobia REM spánku zaberajú pohyby očí približne 10%. Je zvláštne, že ľudia, ktorí sú slepí od narodenia (alebo podľa niektorých zdrojov slepý pred dosiahnutím veku 5 rokov) počas REM spánku nie sú pozorované žiadne priame pohyby očí (Bergeretal., 1962) alebo tieto pohyby nie sú jasne vyjadrené (Hobsonetal., 1988), aj keď takíto ľudia majú tiež sny, ale nie vo forme vizuálnych obrazov, ale vo forme vôní, zvukov, vnemov.

Pri poškodení alebo farmakologickej blokáde vestibulárnych jadier medulla oblongata miznú pohyby očí v REM spánku a s nimi aj celý komplex reakcií, ktorý ich sprevádza: fázické zášklby končatín, autonómne reakcie atď. Súčasne sú zachované izolované pohyby očí. Vestibulárne jadrá iba iniciujú REM, ale ich konečná tvorba závisí od colliculus a retikulárnej formácie stredného mozgu, kde sa nachádzajú jadrá okohybných nervov.

pomalý spánok

Väčšina pohybov, ktoré robíme počas noci, sa odohráva v spánku s pomalými vlnami. Aj keď v porovnaní s obdobím bdelosti je ich počet výrazne znížený, stále sú prítomné – vo forme epizodických neúmyselných pohybov: zmena polohy, v ktorej spíme, prevracanie zo strany na stranu a iné pohyby. Zdravý, dobre spiaci človek robí veľké pohyby v priemere 25 až 30-krát za noc. (obr. 4).

Ak je človek chorý alebo nespí dobre kvôli nervovej nadmernej excitácii, potom počet pohybov môže prekročiť sto. Čo nás núti hýbať sa v spánku? Po prvé, toto sú niektoré stavy, ktoré nás prebúdzajú: náhly hluk, pohyby spiaceho človeka v blízkosti, záblesky svetla a ďalšie faktory. Po druhé, dlhodobý tlak na tie oblasti tela, kde spíme, narúša ich zásobovanie krvou.

Všetci poznáme ten pocit, keď niektorá časť nášho tela „znecitlivie“. Takto narušené oblasti krvného obehu vysielajú signál mozgu, aby zmenil polohu tela a obnovil zásobovanie krvou. V dôsledku toho sa prevrátime. Navyše sa to všetko deje na podvedomej úrovni.

Najznámejšou chorobou spojenou s poruchou motorickej aktivity počas spánku s pomalými vlnami je námesačnosť. (námesačnosť alebo námesačnosť).

Obr.4. Zmena polohy tela počas spánku. Pohyb sa vyskytuje ako počas non-REM spánku, tak aj počas krátkych období bdelosti, ktoré môžu nastať bezprostredne po REM spánku.

Veľmi často bezprostredne po REM spánku nastáva krátke obdobie bdelosti, často si na to po konečnom rannom prebudení ani nepamätáme. Počas týchto intervalov robíme aj pohyby a meníme držanie tela. Možno je v týchto krátkych prebudeniach nejaký evolučný význam, keď naši predkovia nemohli spať v blaženom bezpečí ako my moderní ľudia a museli byť neustále v strehu.

Najjednoduchší spôsob sledovania nových príspevkov je prostredníctvom oznámení na našich verejných stránkach.

Vitaj, vitaj, je tam niekto? ABC kulturistiky sú v kontakte! A v tento piatok sa pozrieme na nezvyčajnú tému s názvom elektrická aktivita svalov.

Po prečítaní sa dozviete, čo je EMG fenomén, na čo a na aké účely sa tento proces používa, prečo väčšina štúdií o „lepších“ cvičeniach funguje práve na údajoch o elektrickej aktivite.

Urobte si teda pohodlie, bude to zaujímavé.

Elektrická aktivita svalov: otázky a odpovede

Toto je druhý článok zo série „Muscle inside“, v prvom sme o ňom hovorili, ale vo všeobecnosti je cyklus venovaný javom a udalostiam, ktoré sa odohrávajú (môže vytekať) vnútri svalov. Tieto poznámky vám umožnia lepšie porozumieť procesom pumpovania a rýchlejšie napredovať pri zlepšovaní vašej postavy. Prečo sme sa vlastne rozhodli rozprávať konkrétne o elektrickej aktivite svalov? Všetko je veľmi jednoduché. V našich technických (nielen) článkoch neustále uvádzame zoznamy najlepších cvikov, ktoré sú zostavené práve na základe údajov z EMG výskumu.

Tieto informácie vám poskytujeme už takmer päť rokov, no ani raz za tento čas sme neodhalili samotnú podstatu fenoménu. No a dnes túto medzeru vyplníme.

Poznámka:
Všetky ďalšie rozprávania na tému elektrickej aktivity svalov budú rozdelené do podkapitol.

Čo je elektromyografia? Meranie svalovej aktivity

EMG je elektrodiagnostická medicínska technika na hodnotenie a zaznamenávanie elektrickej aktivity produkovanej kostrovými svalmi. EMG postup sa vykonáva pomocou zariadenia nazývaného elektromyograf na vytvorenie záznamu nazývaného elektromyogram. Elektromyograf detekuje elektrický potenciál generovaný svalovými bunkami, keď sú elektricky alebo neurologicky aktivované. Aby sme pochopili podstatu fenoménu EMG, je potrebné mať predstavu o štruktúre svalov a procesoch, ktoré sa v nich vyskytujú.

Sval je organizovaná „kolekcia“ svalových vlákien (MF), ktoré sú zase tvorené skupinami komponentov známych ako myofibrily. V kostrovom systéme nervové vlákna iniciujú elektrické impulzy v m.v., známe ako svalové akčné potenciály. Vytvárajú chemické interakcie, ktoré aktivujú kontrakciu myofibríl. Čím viac aktivovaných vlákien vo svalovej časti, tým silnejšiu kontrakciu môže sval vyvolať. Svaly môžu vytvárať silu iba vtedy, keď sa sťahujú / skracujú. Ťahové a tlačné sily v muskuloskeletálnom systéme vznikajú spojením svalov, ktoré pôsobia antagonisticky: jeden sval sa stiahne a druhý uvoľní. Napríklad pri zdvíhaní činky na biceps sa pri zdvíhaní aparátu stiahne/skráti sval biceps brachii a triceps (antagonista) je v uvoľnenom stave.

EMG v rôznych športoch

Metóda hodnotenia základnej svalovej aktivity, ktorá vzniká pri fyzickom pohybe, sa rozšírila v mnohých športoch, najmä vo fitness a kulturistike. Meraním počtu a veľkosti impulzov generovaných počas svalovej aktivácie je možné posúdiť, do akej miery je svalová jednotka stimulovaná na vytvorenie určitej sily. Elektromyogram je vizuálna ilustrácia signálov generovaných počas svalovej aktivity. A ďalej v texte sa pozrieme na niektoré „portréty“ EMG.

EMG postup. Z čoho pozostáva a kde sa vykonáva?

Z veľkej časti je možné merať elektrickú aktivitu svalov len v špeciálnych športových výskumných laboratóriách, t.j. špecializované inštitúcie. Moderné fitness kluby neposkytujú takúto príležitosť kvôli nedostatku kvalifikovaných odborníkov a nízkemu dopytu zo strany publika klubu.

Samotný postup pozostáva z:

• umiestnenie na ľudskom tele v určitej oblasti (na alebo blízko skúmanej svalovej skupiny)špeciálne elektródy pripojené k jednotke, ktorá meria elektrické impulzy;
• záznam a prenos signálov do počítača prostredníctvom bezdrôtovej prenosovej jednotky pre EMG dáta z lokalizovaných povrchových elektród na následné zobrazenie a analýzu.

V obrázkovej verzii vyzerá EMG postup takto.

Svalové tkanivo v pokoji je elektricky neaktívne. Keď sa sval dobrovoľne stiahne, začnú sa objavovať akčné potenciály. Ako sa sila svalovej kontrakcie zvyšuje, stále viac svalových vlákien spúšťa akčné potenciály. Keď sa sval úplne stiahne, mala by sa objaviť náhodná skupina akčných potenciálov rôzne rýchlosti a amplitúdy (úplná sada a interferenčný vzor).

Proces získavania obrazu teda spočíva v tom, že subjekt vykonáva konkrétne cvičenie podľa konkrétnej schémy (sady/opakovania/odpočinok) a prístroje zaznamenávajú elektrické impulzy generované svalmi. Nakoniec sa výsledky zobrazia na obrazovke počítača vo forme špecifického grafu pulzu.

Čistota výsledkov EMG a koncept MVC

Ako si pravdepodobne pamätáte z našich technických poznámok, niekedy sme pre elektrickú aktivitu svalov uviedli rôzne hodnoty aj pre rovnaké cvičenie. Je to spôsobené zložitosťou samotného postupu. Vo všeobecnosti sú konečné výsledky ovplyvnené niekoľkými faktormi:

• výber konkrétneho svalu;
• veľkosť samotného svalu (muži a ženy majú rôzne objemy);
• správne umiestnenie elektródy (v konkrétnom mieste povrchového svalu - svalové brucho, pozdĺžna stredná čiara);
• percento tuku v ľudskom tele (čím viac tuku, tým slabší je EMG signál);
• hrúbka - ako silne centrálny nervový systém generuje signál, ako rýchlo vstupuje do svalu;
• tréningové skúsenosti – ako dobre je človek vyvinutý.

V dôsledku týchto počiatočných podmienok môžu rôzne štúdie priniesť rôzne výsledky.

Poznámka:

Presnejšie výsledky svalovej aktivity pri konkrétnom pohybe poskytuje intramuskulárna hodnotiaca metóda. Je to vtedy, keď sa ihlová elektróda vloží cez kožu do svalového tkaniva. Ihla sa potom presunie do niekoľkých bodov v uvoľnenom svale, aby sa vyhodnotila ako zasúvacia, tak pokojová aktivita vo svale. Posúdením pokojovej a vkladacej aktivity elektromyograf vyhodnocuje svalovú aktivitu počas dobrovoľnej kontrakcie. Tvar, veľkosť a frekvencia výsledných elektrických signálov udáva stupeň aktivity konkrétneho svalu.

Pri elektromyografickom postupe je jednou z jeho hlavných funkcií, ako dobre môže byť sval aktivovaný. Najbežnejšou metódou je vykonanie maximálnej dobrovoľnej kontrakcie (MVC) testovaného svalu. Je to MVC, vo väčšine štúdií, ktorý je akceptovaný ako najspoľahlivejší prostriedok na analýzu špičkovej sily a sily produkovanej svalmi.

Najkompletnejší obraz o svalovej aktivite však možno poskytnúť poskytnutím oboch súborov údajov. (MVC a ARV – priemer) EMG hodnoty.

V skutočnosti sme sa zaoberali teoretickou časťou poznámky, teraz sa poďme ponoriť do praxe.

Elektrická aktivita svalov: najlepšie cvičenia pre každú svalovú skupinu, výsledky výskumu

Teraz začneme zbierať šišky :) od nášho milého publika, a to všetko preto, že sa pustíme do nevďačnej úlohy – dokázať, že konkrétne cvičenie je pre konkrétnu svalovú skupinu to najlepšie.

A prečo je to nevďačné, pochopíte až v priebehu príbehu.

Takže meraním EMG počas rôznych cvičení si môžeme urobiť názorný obraz o úrovni aktivity a vzrušenia vo svale. To môže naznačovať, ako efektívne je konkrétne cvičenie pri stimulácii konkrétneho svalu.

I. Výsledky výskumu (Profesor Tudor Bompa, Mauro Di Pasquale, Taliansko 2014)

Údaje sú prezentované podľa šablóny, svalová skupina-cvičenie-percento aktivácie m.v.:

Poznámka:

Percentuálna hodnota označuje podiel aktivovaných vlákien, hodnota 100 % označuje úplnú aktiváciu.

č. 1. Šikmé svaly chrbta:

• – 91 ;
• – 89 ;
• – 86 ;
• – 83 .

№2. Prsné svaly (väčší prsný):

• – 93 ;
• – 87 ;
• – 85 ;
• – 84 .

č. 3. Predný deltový sval:

• tlak s činkami v stoji – 79 ;
• – 73 .

č. 4. Stredná/bočná delta:

• rovná ruka sa zdvihne po stranách s činkami - 63 ;
• zdvíha rovné ramená cez boky na hornom bloku crossoveru - 47 .

č. 5. Zadný deltový sval:

• v stoji ohnutom zdvihnúť činky - 85 ;
• Zohnuté ruky sa zdvihnú v stoji zo spodného bloku crossoveru – 77 .

č. 6. Biceps (dlhá hlava):

• krčenie rúk na Scottovej lavici s činkami - 90 ;
• krčenie rúk s činkami, keď sedíte na lavičke pod uhlom nahor - 88 ;
• (úzky úchop) – 86 ;
• – 84 ;
• – 80 .

č. 7. Kvadricepsy (rectus femoris sval):

• – 88 ;
• – 86 ;
• – 78 ;
• – 76 .

č. 8. Zadná plocha (biceps) stehna:

• – 82 ;
• – 56 .

č. 9. Zadný povrch (semitendinózny sval) boky:

• – 88 ;
• mŕtvy ťah na rovných nohách - 63 .

S úctou a vďakou, Dmitrij Protasov.

Svalový systém je obrazne definovaný ako biologický kľúč človeka k vonkajšiemu svetu.

Elektromyografia - metóda na štúdium funkčného stavu pohybových orgánov zaznamenávaním svalových biopotenciálov. Elektromyografia je záznam elektrických procesov vo svaloch, v skutočnosti zaznamenáva akčné potenciály svalových vlákien, ktoré spôsobujú ich kontrakciu. Sval je množstvo tkaniva zloženého z mnohých jednotlivých svalových vlákien, ktoré sú navzájom spojené a spolupracujú. Každé svalové vlákno je tenké vlákno, hrubé len asi 0,1 mm a dlhé 300 mm. Pri stimulácii elektrickým akčným potenciálom prichádzajúcim do vlákna z motorického neurónu sa vlákno niekedy skráti asi na polovicu svojej pôvodnej dĺžky. Svaly zapojené do korekcií jemnej motoriky (fixácia predmetu očami) môžu mať v každej jednotke len 10 vlákien. Vo svaloch, ktoré pri udržiavaní držania tela vykonávajú hrubšie úpravy, môže mať jedna motorická jednotka až 3000 svalových vlákien.
Povrchový elektromyogram (EMG) súhrnne odráža výboje motorických jednotiek, ktoré spôsobujú kontrakciu. EMG záznam umožňuje odhaliť zámer začať pohyb niekoľko sekúnd predtým, ako skutočne začne. Okrem toho myogram pôsobí ako indikátor svalového napätia. V stave relatívneho pokoja je vzťah medzi skutočnou silou vyvinutou svalom a EMG lineárny.
Prístroj, ktorým sa zaznamenávajú svalové biopotenciály, sa nazýva elektromyograf a ním zaznamenaný záznam je elektromyogram (EMG). EMG na rozdiel od bioelektrickej aktivity mozgu (EEG) pozostáva z vysokofrekvenčných výbojov svalových vlákien, na ktorých neskreslený záznam je podľa niektorých predstáv potrebná šírka pásma až 10 000 Hz.

Indikátory aktivity dýchacieho systému

Dýchací systém pozostáva z dýchacích ciest a pľúc.
Hlavný motorický aparát tohto systému tvoria medzirebrové svaly, bránica a brušné svaly. Vzduch vstupujúci do pľúc počas inhalácie zásobuje krv prúdiacu cez pľúcne kapiláry kyslíkom. Súčasne oxid uhličitý a iné škodlivé produkty látkovej výmeny opúšťajú krv a pri výdychu sa vylučujú. Medzi intenzitou svalovej práce vykonávanej človekom a spotrebou kyslíka existuje jednoduchý lineárny vzťah.
Pri psychofyziologických experimentoch sa dnes dýchanie zaznamenáva pomerne zriedkavo, hlavne na kontrolu artefaktov.

Na meranie intenzity (amplitúdy a frekvencie) dýchania sa používa špeciálne zariadenie - pneumograf. Pozostáva z nafukovacej pásovej komory tesne ovinutej okolo hrudníka subjektu a výbojovej trubice spojenej s tlakomerom a záznamovým zariadením. Sú možné aj iné spôsoby zaznamenávania dýchacích pohybov, v každom prípade však musia byť prítomné snímače napätia na zaznamenávanie zmien objemu hrudníka.
Táto metóda poskytuje dobrý záznam zmien frekvencie a amplitúdy dýchania. Pomocou tohto záznamu je ľahké analyzovať počet dychov za minútu, ako aj amplitúdu dýchacích pohybov za rôznych podmienok. Môžeme povedať, že dýchanie je jedným z nedostatočne hodnotených faktorov v psychofyziologickom výskume.

Očné reakcie

Pre psychofyziológa sú najviac zaujímavé tri kategórie očných reakcií: zúženie a rozšírenie zrenice, žmurkanie a pohyby očí.
Pupilometria - metóda skúmania reakcií zreníc. Zrenica je otvor v dúhovke, cez ktorý svetlo vstupuje do sietnice. Priemer žiaka osoby sa môže meniť od 1,5 do 9 mm. Veľkosť zrenice výrazne kolíše v závislosti od množstva svetla dopadajúceho na oko: na svetle sa zrenička zužuje, v tme rozširuje. Spolu s tým sa veľkosť zrenice výrazne mení, ak subjekt na vplyv emocionálne reaguje. V tomto ohľade sa pupilometria používa na štúdium subjektívneho postoja ľudí k určitým vonkajším podnetom.
Priemer zrenice možno merať jednoduchým fotografovaním oka počas vyšetrenia alebo pomocou špeciálnych zariadení, ktoré premieňajú veľkosť zrenice na neustále sa meniacu potenciálnu úroveň zaznamenanú na polygrafe.
Bliká (blikať) - periodické zatváranie očných viečok. Trvanie jedného žmurknutia je približne 0,35 s. Priemerná frekvencia žmurkania je 7,5 za minútu a môže sa meniť od 1 do 46 za minútu. Žmurkanie vykonáva rôzne funkcie pri udržiavaní životne dôležitých funkcií očí. Pre psychofyziológa je však dôležité, aby sa frekvencia žmurkania líšila v závislosti od duševného stavu človeka.
Pohyb očí široko študoval v psychológii a psychofyziológii. Tieto sa líšia vo funkcii, mechanizme a biomechanike rotácie očí na očnici. Existovať odlišné typy pohyby očí vykonávajúce rôzne funkcie. Najdôležitejšou funkciou pohybov očí medzi nimi je však udržanie obrazu, ktorý je pre človeka zaujímavý, v strede sietnice, kde je najvyššia zraková ostrosť. Minimálna rýchlosť sledovania pohybov je asi 5 oblúkov. min/s, maximum dosahuje 40 stupňov/s.
Elektrookulografia - spôsob zaznamenávania pohybov očí, na základe grafického zaznamenávania zmien elektrického potenciálu sietnice a očných svalov. U ľudí je predný pól oka elektricky kladný a zadný záporný, takže existuje potenciálny rozdiel medzi očným pozadím a rohovkou, ktorý je možné zmerať. Pri otáčaní oka sa mení poloha pólov a výsledný potenciálny rozdiel charakterizuje smer, amplitúdu a rýchlosť pohybu oka. Táto zmena zaznamenaná graficky sa nazýva elektrookulogram. Mikropohyby oka sa však touto metódou nezaznamenávajú, na ich zaznamenávanie boli vyvinuté iné techniky. (pozri obrázok)

Detektor lží

Detektor lží - konvenčný názov polygrafického zariadenia, ktoré súčasne zaznamenáva komplex fyziologických ukazovateľov (GSR, EEG, pletyzmogram atď.) s cieľom identifikovať dynamiku emočného stresu. Osoba, ktorá sa podrobuje vyšetreniu na polygrafe, je vypočutá, počas ktorej spolu s neutrálnymi kladie otázky, ktoré sú predmetom osobitného záujmu. Podľa povahy fyziologických reakcií, ktoré sprevádzajú odpovede na rôzne otázky, možno posúdiť emocionálnu reaktivitu človeka a do určitej miery aj stupeň jeho úprimnosti v danej situácii. Keďže vo väčšine prípadov špeciálne netrénovaný človek neovláda svoje vegetatívne reakcie, detektor lži dáva podľa niektorých odhadov až 71 % prípadov odhalenia podvodu.
Treba však mať na pamäti, že samotný postup pohovoru (výsluchu) môže byť pre človeka taký nepríjemný, že fyziologické zmeny, ktoré sa počas neho objavia, budú odrážať emocionálnu reakciu osoby na postup. Nie je možné rozlíšiť emócie vyvolané testovacím postupom od emócií vyvolaných cieľovými otázkami. Zároveň sa človek s vysokou emočnou stabilitou bude môcť v tejto situácii cítiť relatívne pokojne a jeho vegetatívne reakcie nepovedú k pevné základy urobiť jasný úsudok. Z tohto dôvodu sa s výsledkami získanými pomocou detektora lži musí zaobchádzať s náležitou mierou kritickosti (pozri video).

Výber metód a ukazovateľov

V ideálnom prípade by výber fyziologických metód a indikátorov mal logicky vyplývať z metodologického prístupu prijatého výskumníkom a cieľov stanovených pre experiment. V praxi sú však často založené na iných úvahách, napríklad na dostupnosti nástrojov a jednoduchosti spracovania experimentálnych údajov.
Argumenty v prospech výberu metód sa zdajú byť silnejšie, ak indikátory extrahované s ich pomocou dostanú logicky konzistentnú zmysluplnú interpretáciu v kontexte skúmaného psychologického alebo psychofyziologického modelu.

Psychofyziologické modely. Vo vede sa model chápe ako zjednodušené poznanie, ktoré nesie určité, obmedzené informácie o objekte/jave, odrážajúce určité jeho vlastnosti. Pomocou modelov môžete simulovať fungovanie a predpovedať vlastnosti skúmaných objektov, procesov alebo javov. V psychológii má modelovanie dva aspekty: mentálne modelovanie A situačné modelovanie. Prvý znamená symbolickú alebo technickú imitáciu mechanizmov, procesov a výsledkov duševnej činnosti, druhý znamená organizáciu toho či onoho druhu ľudskej činnosti umelou konštrukciou prostredia, v ktorom sa táto činnosť vykonáva.
Oba aspekty modelovania nachádzajú miesto v psychofyziologickom výskume. V prvom prípade sú modelované znaky ľudskej činnosti, mentálnych procesov a stavov predpovedané na základe objektívnych fyziologických ukazovateľov, často zaznamenaných bez priamej súvislosti so skúmaným javom. Napríklad sa ukázalo, že niektoré individuálne charakteristiky vnímania a pamäti možno predpovedať z charakteristík mozgových bioprúdov. V druhom prípade psychofyziologické modelovanie zahŕňa simuláciu určitých mentálnych aktivít v laboratórnych podmienkach s cieľom identifikovať ich fyziologické koreláty a/alebo mechanizmy. V tomto prípade je povinné vytvárať nejaké umelé situácie, v ktorých sú skúmané duševné procesy a funkcie nejakým spôsobom zahrnuté. Príkladom tohto prístupu sú početné experimenty na identifikáciu fyziologických korelátov vnímania, pamäte atď.
Pri interpretácii výsledkov v takýchto experimentoch musí výskumník jasne pochopiť, že model nie je nikdy úplne identický so skúmaným javom alebo procesom. Spravidla berie do úvahy len určité aspekty reality. V dôsledku toho, bez ohľadu na to, ako komplexne sa môže zdať akýkoľvek psychofyziologický experiment na identifikáciu neurofyziologických korelátov pamäťových procesov, poskytne len čiastočné poznatky o povahe jeho fyziologických mechanizmov, obmedzené rámcom tohto modelu a metodologickými technikami a použité ukazovatele. Z tohto dôvodu je psychofyziológia plná rôznych nesúvisiacich a niekedy jednoducho protichodných experimentálnych údajov. Takéto údaje získané v kontexte rôznych modelov predstavujú fragmentárne poznatky, ktoré by sa v budúcnosti pravdepodobne mali spojiť do uceleného systému popisujúceho mechanizmy psychofyziologického fungovania.

Interpretácia ukazovateľov. Osobitnú pozornosť si zasluhuje otázka, akú dôležitosť pripisuje experimentátor každému z ukazovateľov, ktoré používa. Fyziologické ukazovatele môžu v zásade plniť dve hlavné úlohy: cieľovú (sémantické) a obslužné (pomocné). Napríklad pri štúdiu mozgových bioprúdov počas duševnej činnosti je vhodné súčasne zaznamenávať pohyby očí, svalové napätie a niektoré ďalšie ukazovatele. Navyše v kontexte takejto práce nesú sémantickú záťaž spojenú s touto úlohou iba indikátory mozgových bioprúdov. Zvyšné indikátory slúžia na kontrolu artefaktov a kvality registrácie bioprúdov (registrácia pohybov očí), kontrolu emocionálnych stavov subjektu (registrácia GSR), keďže je dobre známe, že pohyby očí a emočný stres môžu spôsobiť interferenciu a skresľujú obraz bioprúdov, najmä keď sa subjekt rozhoduje o čom alebo úlohe. Zároveň v inej štúdii môže registrácia očných pohybov a GSR hrať skôr sémantickú ako služobnú úlohu. Napríklad, keď je predmetom výskumu stratégia vizuálneho hľadania alebo štúdium fyziologických mechanizmov ľudskej emocionálnej sféry.
Rovnaký fyziologický indikátor sa teda môže použiť na riešenie rôznych problémov. Inými slovami, konkrétne použitie indikátora je určené nielen jeho vlastnou funkcionalitou, ale aj psychologickým kontextom, do ktorého je zaradený. Dobrá znalosť povahy a všetkých možností použitých fyziologických ukazovateľov je dôležitým faktorom pri organizovaní psychofyziologického experimentu.

Význam experimentov vykonaných na zvieratách. Ako bolo uvedené vyššie, mnohé problémy v psychofyziológii sa riešili a stále riešia pokusmi na zvieratách. (V prvom rade hovoríme o štúdiu aktivity neurónov.) V tomto smere nadobúda mimoriadny význam problém formulovaný L.S. Vygotsky. Ide o problém človeka špecifického vzťahu medzi štrukturálnymi a funkčnými jednotkami v mozgovej činnosti a určovanie nových princípov fungovania systémov, vnútro- a medzisystémových interakcií v porovnaní so zvieratami.
Treba priamo konštatovať, že problém „ľudskej špecifickej korelácie štrukturálnych a funkčných jednotiek v mozgovej aktivite a určovania nových princípov fungovania systému v porovnaní so zvieratami“ sa, žiaľ, zatiaľ produktívne nerozvinul. Ako píše O.S Andrianov (1993): „Rýchle „ponorenie“ biológie a medicíny... do hlbín živej hmoty zatlačilo do úzadia štúdium najdôležitejšieho problému – evolučnej špecifickosti ľudského mozgu. molekulárnej úrovni istý materiálny substrát, ktorý je charakteristický len pre ľudský mozog a určuje vlastnosti najkomplexnejšie mentálne funkcie ešte neboli korunované úspechom.“
Vzniká tak otázka o oprávnenosti prenosu údajov získaných na zvieratách na vysvetlenie mozgových funkcií u ľudí. Je všeobecne akceptovaný názor, že existujú univerzálne mechanizmy fungovania buniek a všeobecné zásady kódovanie informácií, ktoré umožňuje interpoláciu výsledkov (pozri napr.: Základy psychofyziológie, editoval Yu.I. Aleksandrov, 1998).
Jeden zo zakladateľov ruskej psychofyziológie E.N. Sokolov, riešiaci problém prenosu výsledkov výskumu vykonávaného na zvieratách na človeka, sformuloval princíp psychofyziologického výskumu takto: človek - neurón - model. To znamená, že psychofyziologický výskum začína štúdiom behaviorálnych (psychofyziologických) reakcií človeka, potom prechádza k štúdiu mechanizmov správania pomocou mikroelektródového záznamu neurálnej aktivity pri pokusoch na zvieratách a u ľudí pomocou elektroencefalogramu a evokovaného potenciály. Integrácia všetkých údajov sa vykonáva zostavením modelu z prvkov podobných neurónom. V tomto prípade musí celý model ako celok reprodukovať skúmanú funkciu a jednotlivé elementy podobné neurónom musia mať vlastnosti a vlastnosti skutočných neurónov. Perspektíva výskumu tohto druhu spočíva v konštrukcii modelov „špecificky ľudských typov“, ako je napríklad neurointeligencia.

Záver. Vyššie uvedené materiály naznačujú širokú škálu a rôzne úrovne psychofyziologických metód. Rozsah kompetencií psychofyziológa zahŕňa veľa, od dynamiky neuronálnej aktivity v hlbokých štruktúrach mozgu až po lokálny prietok krvi v prste. Prirodzene vyvstáva otázka, ako takéto ukazovatele, ktoré sú tak rozdielne v spôsobe získavania a obsahu, skombinovať do logicky konzistentného systému. Jeho riešenie však spočíva na nedostatku jedinej všeobecne akceptovanej psychofyziologickej teórie.
Psychofyziológia, ktorá sa zrodila ako experimentálny odbor psychológie, ňou do značnej miery zostáva dodnes, pričom nedokonalosť teoretického základu kompenzuje pestrosťou a prepracovanosťou svojho metodologického arzenálu. Bohatstvo tohto arzenálu je veľké, jeho zdroje a vyhliadky sa zdajú nevyčerpateľné. Rýchly rast nových technológií nevyhnutne rozšíri možnosti prieniku do tajov ľudskej fyzičnosti. Povedie k vytvoreniu nových spracovateľských zariadení schopných formalizovať zložitý systém závislosti premenných používaných v objektívnych fyziologických ukazovateľoch, prirodzene súvisiacich s duševnou činnosťou človeka. Bez ohľadu na to, či nové riešenia budú výsledkom ďalšieho rozvoja elektronickej výpočtovej techniky, heuristických modelov alebo iných metód poznávania, ktoré sú nám stále neznáme, vývoj vedy v našej dobe predpokladá radikálnu premenu psychofyziologického myslenia a pracovných metód.

Slovníček pojmov

1. alfa rytmus
2. kardiostimulátor
3. retikulárna formácia
4. aferentácia
5. kortikolimbická interakcia
6. galvanická odozva kože (GSR)

Samotestovacie otázky

1. Ako súvisia rytmické zložky elektroencefalogramu so stavom človeka?
2. Čo spôsobuje galvanickú reakciu pokožky?
3. Ako sa líši pneumografia a spirografia?
4. Čo poskytuje hodnotenie stavu periférnych ciev?
5. Ako sa interpretujú skóre detektora lži?

Bibliografia

1. Anokhin P.K. Eseje o fyziológii funkčných systémov. M.: Medicína, 1975.
2. Buresh Y., Bureshova O., Huston D.P. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. M.: absolventská škola, 1991.
3. Belenkov N.Yu. Princíp integrity v mozgovej činnosti. M.: Medicína, 1980.
4. Bernstein N.A. Eseje o fyziológii pohybov a fyziológii činnosti. M.: Medicína, 1966.
5. Bekhtereva N.P., Bundzen P.V., Gogolitsyn Yu.L. Mozgové kódy duševnej činnosti. L.: Nauka, 1977.
6. Gnezditsky V.V. Evokované mozgové potenciály v klinickej praxi. Taganrog: TSTU, 1997.
7. Danilová N.N. Psychofyziológia. M.: Aspect Press, 1998.
8. Dubrovský D.I. psychika a mozog: výsledky a perspektívy výskumu // Psychologický časopis. 1990. T.11. č. 6. S. 3-15.
9. Prírodovedné základy psychológie / Pod. vyd. A.A. Smirnová, A.R. Luria, V.D. Nebylitsyna. M.: Pedagogika, 1978.
10. Ivanitsky A.M., Strelets V.B., Korsakov I.A. Informačné procesy mozgu a duševnej činnosti. M.: Nauka, 1984.
11. Lomov B.F. Metodologické a teoretické problémy psychológie. M.: Nauka, 1984.
12. Neuropočítač ako základ mysliacich počítačov. M.: Nauka, 1993.
13. Merlin V.S. Esej o integrálnom štúdiu individuality. M.: Pedagogika, 1986.
14. Metodika a technika psychofyziologického experimentu. M.: Nauka, 1987.
15. Základy psychofyziológie / Ed. Yu.I. Alexandrova. M., 1998.
16. Tikhomirov O.K. Psychológia myslenia. M.: MSU, 1984.
17. Chupriková N.I. psychika a vedomie ako funkcia mozgu. M.: Nauka, 1985.
18. Hassett J. Úvod do psychofyziológie. M.: Mir, 1981.
19. Yarvilehto T. Mozog a psychika. M.: Progress, 1992.

Energia svalovej aktivity.

Jedno svalové vlákno môže obsahovať 15 miliárd hrubých vlákien. Zatiaľ čo sa svalové vlákna aktívne sťahujú, v každom hrubom vlákne sa za sekundu rozpadne približne 2500 molekúl ATP (nukleotid, ktorý hrá dôležitú úlohu v metabolizme energie a látok v tele). Aj malé kostrové svaly obsahujú tisíce svalových vlákien.

Hlavnou funkciou ATP je skôr prenos energie z jedného miesta na druhé, než dlhodobé skladovanie energie. V kľude produkujú vlákna kostrového svalstva viac ATP, ako potrebujú. Za týchto podmienok ATP prenáša energiu na kreatín. Kreatín je malá molekula, ktorú svalové bunky zostavujú z fragmentov aminokyselín. Prenosom energie vzniká ďalšia vysokoenergetická zlúčenina, kreatínfosfát (CP).

ATP + kreatín ADP + kreatínfosfát

Počas svalovej kontrakcie sa zlúčeniny ATP rozkladajú, čo vedie k tvorbe adenozíndifosfátu (ADP). Energia uložená v kreatínfosfáte sa potom použije na „dobitie“ ADP, pričom sa spätnou reakciou premení späť na ATP.

ADP + kreatínfosfát + kreatín

Enzým kreatínfosfokináza (CPK) uľahčuje túto reakciu. Keď sú svalové bunky poškodené, CPK uniká bunkové membrány do krvného obehu. Vysoké koncentrácie CPK v krvi teda zvyčajne naznačujú vážne poškodenie svalov.

Kľudové vlákna kostrového svalstva obsahujú približne šesťkrát viac kreatínfosfátu ako ATP. Ale keď sú svalové vlákna pod trvalým napätím, tieto energetické zásoby sa vyčerpajú len asi za 15 sekúnd. Svalové vlákna sa potom musia spoliehať na iné mechanizmy na premenu ADP na ATP.

Väčšina buniek v tele vytvára ATP prostredníctvom aeróbneho metabolizmu v mitochondriách a prostredníctvom glykolýzy v cytoplazme. Aeróbny metabolizmus (sprevádzaný spotrebou kyslíka) typicky poskytuje 95 % ATP v pokojovej bunke. V tomto procese mitochondrie absorbujú kyslík, ADP, fosfátové ióny a organické substráty z okolitej cytoplazmy. Substráty potom vstupujú do cyklu trikarboxylových kyselín (tiež známeho ako cyklus kyselina citrónová alebo Krebsov cyklus), enzymatická dráha, ktorá rozkladá organické molekuly. Atómy uhlíka sa uvoľňujú ako oxid uhličitý a atómy vodíka sú pomocou respiračných enzýmov transportované do vnútornej mitochondriálnej membrány, kde sú ich elektróny odstránené. Po sérii medzikrokov sa protóny a elektróny spájajú s kyslíkom za vzniku vody. V tomto efektívnom procese sa uvoľňuje veľké množstvo energie a používa sa na tvorbu ATP.

Odpočinkové vlákna kostrového svalstva sa pri tvorbe ATP spoliehajú takmer výlučne na aeróbny metabolizmus mastných kyselín. Keď sa sval začne sťahovať, mitochondrie začnú rozkladať molekulu kyseliny pyrohroznovej namiesto mastných kyselín. Kyselina pyrohroznová je poskytovaná enzymatickou cestou glykolýzy. Glykolýza je rozklad glukózy na kyselinu pyrohroznovú v cytoplazme bunky. Tento proces sa nazýva anaeróbny, pretože nevyžaduje kyslík. Glykolýza poskytuje zvýšenie ATP a generuje 2 molekuly kyseliny pyrohroznovej z každej molekuly glukózy. ATP sa tvorí počas glykolýzy. Pretože glykolýza môže nastať v neprítomnosti kyslíka, môže byť obzvlášť dôležitá, keď prítomnosť kyslíka obmedzuje rýchlosť mitochondriálnej produkcie ATP. Vo väčšine kostrových svalov je glykolýza hlavným zdrojom ATP počas vrcholných období aktivity. K rozkladu glukózy za týchto podmienok dochádza najmä zo zásob glykogénu v sarkoplazme. Glykogén je polysacharid reťazcov molekúl glukózy. Typické vlákna kostrového svalstva obsahujú veľké zásoby glykogénu, ktoré môžu predstavovať 1,5 %. Celková váha svaly.

Spotreba energie a úroveň svalovej aktivity.

V kostrových svaloch, keď sú v pokoji, je dopyt po ATP nízky. Keďže mitochondrie majú k dispozícii viac ako dostatok kyslíka na uspokojenie tohto dopytu, nakoniec produkujú nadbytok ATP. Extra ATP sa používa na vytváranie zásob glykogénu. Odpočinkové svalové vlákna absorbujú mastné kyseliny a glukózu, ktoré sú dodávané krvným obehom. Mastné kyseliny sa štiepia v mitochondriách a vytvára sa ATP na premenu kreatínu na kreatínfosfát a glukózy na glykogén.

Na miernych úrovniach fyzická aktivita potreba ATP sa zvyšuje. Táto požiadavka je uspokojená mitochondriami, keď sa rýchlosť mitochondriálnej produkcie ATP zvyšuje, čo zvyšuje rýchlosť spotreby kyslíka. Dostupnosť kyslíka nie je limitujúcim faktorom, pretože kyslík môže dostatočne rýchlo difundovať (spájať sa, miešať) vo svalovom vlákne, aby uspokojil požiadavky mitochondrií. Kostrové svalstvo v tomto bode závisí predovšetkým od metabolizmu aeróbnej kyseliny pyrohroznovej pri tvorbe ATP. Kyselina pyrohroznová vzniká pri glykolýze, ktorá rozkladá molekuly glukózy pochádzajúce z glykogénu vo svalových vláknach. Ak sú zásoby glykogénu nízke, svalové vlákno môže rozkladať aj iné substráty, ako sú lipidy alebo aminokyseliny. Zatiaľ čo dopyt po ATP možno uspokojiť mitochondriálnou aktivitou, poskytovanie ATP glykolýzou zostáva malým prispievateľom k celkovej produkcii energie svalovým vláknom.

Pri najvyššej úrovni aktivity je potrebné veľké množstvo ATP, čo spôsobuje zvýšenie produkcie ATP v mitochondriách na maximum. Táto maximálna rýchlosť je určená dostupnosťou kyslíka a kyslík nemôže difundovať cez svalové vlákna dostatočne rýchlo, aby umožnil mitochondriám produkovať požadovaný ATP. Pri špičkovej úrovni pracovnej záťaže môže mitochondriálna aktivita poskytnúť len asi jednu tretinu potrebného ATP. Zvyšok pripadá na glykolýzu.

Keď glykolýza produkuje kyselinu pyrohroznovú rýchlejšie, ako ju dokážu mitochondrie využiť, hladina kyseliny pyrohroznovej v sarkoplazme sa zvyšuje. Za týchto podmienok sa kyselina pyrohroznová premieňa na kyselinu mliečnu.

Anaeróbny proces glykolýzy umožňuje bunke generovať dodatočný ATP, keď mitochondrie nie sú schopné pokryť súčasné energetické nároky. Výroba anaeróbnej energie má však svoje nevýhody:

Kyselina mliečna je organická kyselina, ktorá sa nachádza v telesných tekutinách
disociuje na vodíkové ióny a negatívne nabitý laktátový ión. Produkcia kyseliny mliečnej teda môže viesť k zníženiu intracelulárneho pH. Pufry v sarkoplazme môžu odolávať posunom pH, ale tieto ochrany sú obmedzené. Nakoniec zmeny pH zmenia funkčné charakteristiky kľúčových enzýmov.
Glykolýza je relatívne neefektívny spôsob tvorby ATP. V anaeróbnych podmienkach každá molekula glukózy vytvára 2 molekuly kyseliny pyrohroznovej, ktoré sa premieňajú na kyselinu mliečnu. Bunka zase dostáva 2 molekuly ATP prostredníctvom glykolýzy. Ak by sa tieto molekuly kyseliny pyrohroznovej katabolizovali aeróbne v mitochondriách, bunka by dostala ďalších 34 molekúl ATP.

Svalová únava. Vlákna kostrového svalstva sa unavia, keď sa už nemôžu sťahovať napriek pokračovaniu nervového impulzu. Príčina svalovej únavy sa líši v závislosti od úrovne svalovej aktivity. Po krátkych vrcholových úrovniach aktivity, ako je 100-metrová časovka, môže byť únava
dôsledkom vyčerpania zásob ATP alebo poklesu pH, ktorý je sprevádzaný hromadením kyseliny mliečnej. Po dlhšej námahe, ako je maratón, môže únava zahŕňať fyzické poškodenie sarkoplazmatického retikula, ktoré interferuje s reguláciou intracelulárnych koncentrácií iónov Ca2+. Svalová únava sa hromadí a účinky sa stávajú výraznejšími, keď sa stavom začína naberať viac svalových vlákien. Výsledkom je postupné znižovanie schopností všetkých kostrových svalov.

Ak sa svalové vlákno zmršťuje na miernych úrovniach a požiadavky na ATP je možné uspokojiť aeróbnym metabolizmom, únava nastane až po vyčerpaní zásob glykogénu, lipidov a aminokyselín. Tento typ únavy sa objavuje vo svaloch dlhodobých športovcov, ako sú maratónski bežci, po niekoľkých hodinách behu na dlhé trate.

Keď sval produkuje náhly, intenzívny výbuch aktivity na vrcholových úrovniach, väčšina ATP je poskytovaná glykolýzou. Po niekoľkých sekundách až minúte zvýšenie hladiny kyseliny mliečnej zníži pH tkanív a svaly už nemôžu normálne fungovať. Športovci, ktorí zažívajú rýchle a silné zaťaženie, ako sú šprintéri na 100 metrov, zažívajú tento typ svalovej únavy.

Pre normálnu činnosť svalov potrebujete: 1) významné zásoby intracelulárnej energie, 2) normálny krvný obeh a 3) normálna koncentrácia kyslíka v krvi. Čokoľvek, čo zasahuje do jedného alebo viacerých z týchto faktorov, prispeje k predčasnej svalovej únave. Napríklad znížený prietok krvi z tesného oblečenia, zlá cirkulácia alebo strata krvi spomaľuje prísun kyslíka a živín a zároveň urýchľuje hromadenie kyseliny mliečnej a tiež prispieva k svalovej únave.

Obdobie zotavenia. Pri kontrakcii svalových vlákien sa menia podmienky v sarkoplazme. Spotrebúvajú sa energetické zásoby, uvoľňuje sa teplo a ak bola kontrakcia vrcholná, vzniká mlieko. Počas obdobia zotavenia sa podmienky vo svalových vláknach vrátia do normálu. Môže trvať niekoľko hodín, kým sa svalové vlákna zotavia z obdobia miernej aktivity. Po dlhšej aktivite pri vyšších úrovniach aktivity môže úplné zotavenie trvať týždeň. Počas obdobia regenerácie, keď je dostatok kyslíka, môže byť kyselina mliečna spracovaná premenou späť na kyselinu pyrohroznovú.

Kyselina pyrohroznová môže byť použitá buď mitochondriami na tvorbu ATP, alebo ako substrát pre enzýmy, ktoré syntetizujú glukózu a obnovujú zásoby glykogénu.

V období cvičenia kyselina mliečna difunduje zo svalových vlákien do krvného obehu. Tento proces pokračuje aj po ukončení kmeňa, pretože intracelulárne koncentrácie kyseliny mliečnej sú stále relatívne vysoké. Pečeň absorbuje kyselinu mliečnu a premieňa ju na kyselinu pyrohroznovú. Približne 30 % týchto molekúl kyseliny pyrohroznovej sa rozloží, čím sa získa ATP potrebný na premenu iných molekúl kyseliny pyrohroznovej na glukózu. Molekuly glukózy sa potom uvoľnia do obehu, kde ich vychytajú vlákna kostrového svalstva a použijú sa na obnovu svojich zásob glykogénu. Toto presúvanie kyseliny mliečnej do pečene a glukózy do svalových buniek sa nazýva Coriho cyklus.

Počas obdobia zotavenia je kyslík ľahko dostupný a potreba tela kyslíka zostáva zvýšená, vyššia normálna úroveň mier. Obdobie zotavenia je poháňané ATP. Čím viac ATP je potrebné, tým viac kyslíka bude potrebné. Kyslíkový dlh alebo nadmerná spotreba kyslíka po cvičení vytvorená počas cvičenia je rovnaké množstvo kyslíka, aké je potrebné na normálnu regeneráciu. Vlákna kostrového svalstva, ktoré musia obnoviť ATP, kreatínfosfát a glykogén, na koncentráciu ich predchádzajúcej hladiny a pečeňové bunky, ktorévytvárajú ATP potrebný na premenu nadbytočnej kyseliny mliečnej na glukózu a sú zodpovedné za väčšinu dodatočnej spotreby kyslíka. Kým sa dopĺňa kyslíkový dlh, zvyšuje sa frekvencia a hĺbka dýchania. Výsledkom je, že budete aj naďalej zhlboka dýchať dlho potom, čo prestanete intenzívne cvičiť.

Tepelné straty svalovej aktivity vytvárajú značné množstvo tepla. Keď dôjde ku katabolickej reakcii, ako je rozklad glykogénu alebo glykolytické reakcie, svalové vlákna zachytia len časť uvoľnenej energie. Zvyšok sa uvoľňuje ako teplo. Odpočinkové svalové vlákna, spoliehajúce sa na aeróbny metabolizmus, zachytávajú asi 42 % energie uvoľnenej pri katabolizme. Zvyšných 58 % ohrieva sarkoplazmu tkanivového moku a cirkulujúcej krvi. Aktívne kostrové svaly uvoľňujú asi 85 % tepla potrebného na udržanie normálnej telesnej teploty.

Keď sa svaly stanú aktívnymi, ich spotreba energie sa dramaticky zvýši. Keďže produkcia anaeróbnej energie sa stáva primárnou metódou ATP, svalové vlákna sú menej efektívne pri absorbovaní energie. Pri špičkových úrovniach cvičenia sa len asi 30 % uvoľnenej energie uloží ako ATP, pričom zvyšných 70 % zahreje svaly a okolité tkanivá.

Hormóny a metabolizmus svalov. Metabolická aktivita vo vláknach kostrového svalstva je regulovaná hormónmi endokrinného systému. Rastový hormón z hypofýzy a testosterón (hlavný pohlavný hormón u mužov) stimulujú syntézu kontraktilných proteínov a expanziu kostrových svalov. Hormóny štítna žľaza zvýšiť mieru spotreby energie počas odpočinku. Pri intenzívnej fyzickej aktivite hormóny nadobličiek, najmä adrenalín, stimulujú metabolizmus svalov a predlžujú trvanie stimulácie a silu kontrakcie.