Нейрофизиологическая основа лечебной физкультуры

На тренажере Power Plate

Рефлексы растяжения. В физкультуре оздоровления и реабилитации вместо традиционного тренинга с поднятием дополнительного веса или физического движения в европейской медицине используется тренинг ускорением. Тренажер Power Plate развивает силовые качества мышц быстрее и безопаснее для здоровья, чем поднятие массы. Это происходит даже без выполнения движений под действием силы ускорения, согласно второму закону Ньютона: F= g x m, где F сила в Ньютонах, g – величина ускорения, m – масса тела в кг. Например, если мышцы человека весом 70 кг, стоящего на полу развивают силу 686 N. На тренажере Power Plate начальная величина ускорения платформы, передаваемая на тело человека,  равна 18,0 м/с2. В этих условиях мышцы человека, стоящего на платформе тренажера Power Plate будут развивать силу, равную 70 кг х 18 м,с2 = 1260 N.

Любое упражнение, выполняемое на тренажере Power Plate, вызывает физиологические реакции в организме. Физиологические системы вовлекают в эти реакции соединительную ткань, нейромышечный аппарат, сосудистую и гормональную системы.  Природа всех физиологических реакций в организме человека при физической тренировке на тренаже Power Plate обусловлена рефлексами растяжения в ответ на действие вибрации и силы ускорения. 

 

 

 

Рис. 1. Сухожильный рефлекс растяжения. Рефлекс включает следующие элементы рефлекторной дуги: гравитационный рецептор – мышечное веретено; группа Ia афферентных волокон, альфа-мотонейрон спинного мозга и экстрафузальные мышечные волокна. Е- мышца разгибатель, например четырехглавая мышца бедра, F – мышца сгибатель бедра.    

 

Рефлексы растяжения начинаются с мышечных веретен – механорецепторов, реагирующих на их растяжение. Их функция заключается в передаче сигналов в  спинной мозг и центральную нервную систему в ответ на растяжение их рецепторной части. Функцией проприорецепторов скелетных мышц является измерение длины мышечного волокон и скорости растяжения мышцы. Эти рецепторы называются также гравитационными рецепторами. При возбуждении мышечного веретена сигналы по Ia типу нервных афферентных волокон проникают в вентральный рог и образуют синапсы с альфа-мотонейронами. Аксоны альфа-мотонейронов через вентральный корешок покидают спинной мозг и иннервируют экстрафузальные волокна мышцы, от которой начинались группа Ia афферентных нервных волокон, т.е. гомонимной мышцы. Активация, таким образом, рефлекторной дуги рефлексов растяжения вызывает рефлекторное мышечное сокращение с частотой стимуляции проприорецепторов. При выполнении физических упражнений на тренаже Power Plate частота мышечного сокращения при рефлексе растяжения составляет 25-40 Гц в зависимости от режима управления аппаратом. Типичным примером рефлексов растяжения, активируемых на тренажере Power Plate, является моносинаптический коленный рефлекс (рис.1).  

Однако следует подчеркнуть, что не все альфа-мотонейроны активируются, когда к ним приходят сигналы по Ia афферентным волокнам. При выполнении традиционных физических упражнений активация мышечных веретен через Ia афферентные волокна вызывает возбуждающие постсинаптические потенциалы на мембране альфа-мотонейронов, но их суммарный потенциал не достигает критического уровня. Альфа-мотонейроны остаются «молчащими» и не участвуют в инициации мышечного сокращения. Наличие молчащих альфа-мотонейронов будет резко повышать рефлекторный ответ при некоторых обстоятельствах. Таковым является выполнение физического упражнения на тренажере Power Plate, платформа которого движется синусоидально в трех плоскостях с равным ускорением. В этих условиях активируется максимальное количество мышечных веретен с частотой 25-40 Гц, импульсы от которых через Ia афферентные волокна синаптически активируют практически все альфа-мотонейроны гомонимной мышцы. При этом мышечное сокращение достигает максимума. Среди трех типов альфа-мотонейронов спинного мозга, иннервирующих медленные, бытсрые промежуточные и быстрые мышечные волокна, физические упражнения с применением фактора ускорения на тренажере Power Plate активируют высокопороговые альфа-мотонейроны. В результате применения новой технологии лечебной физкультуры у больных с нейромышечной патологией (болезнь Паркинсона, миопатии, ДЦП и другие) появляется эффективная возможность развивать быстрые мышечные волокна скелетных мышц, которые придают мышцам максимальные силовые и мощностные качества. На рефлекторном уровне развиваются механизмы мышечной и межмышечной координации. 

Аутогенное торможение.   Сухожидьный орган Гольджи является механорецептором, ответственным за восприятие напряжения и торможения мышечного сокращения. Упражнения растяжки, выполняемые на тренажере Pоwer Plate, вызывают активацию рецептора Гольджи и последующее рефлекторное торможение через спинальные интернейроны альфа-мотонейронов или двигательных нейронов спинного мозга. В результате возникает торможение мышечного сокращения и уменьшение тонуса мышцы. Рефлекс с сухожильного органа Гольджи называется также аутогенным рефлексом (аутогенным торможением). Многочисленные исследования доказали, что вибрационное воздействие на тело человека вызывает увеличение гибкости и прироста степени подвижности суставов в результате мышечной релаксации. Использование тренажера Power Plate позволяет активировать аутогенный рефлекс с частотой 25-40 в секунду, что относится к новой методике применения этого феномена в лечебной физкультуре. Воздействие ускорением на механорецепторый аппарат мышцы с подобной частотой, вызывает реципрокное торможение мышц антагонистов, а также мышц синергистов. Вызванные на тренажере Power Plate рефлексы позволяют активировать рефлекторно сокращение мышц через мышечные веретена и реципторно тормозить мышцы антагонисты при указанной выше частоте сокращения, а также расслаблять мышцы посредством аутогенного рефлекса с такой же частотой. Функционирующие при этом нейронные пути имеют полисинаптическую организацию, через которые реабилитационные возможности тренажера Power Plate способствуют значительному увеличение гибкости и амплитуды движений в суставах.

Тонический вибрационный рефлекс представляет собой рефлекторное сокращение мышцы в ответ на приложенный к ней вибрационный стимул. Рефлекс активируется мышечными веретенами, чувствительными к действию фактора ускорения. При движении платформы тренажера Power Plate мышечные веретена детектируют изменение длины мышечных волокон (рефлекс растяжения) и возникающий тонический вибрационный рефлекс является основой подобной ответной реакции нейромышечной системы на вибрацию. Воздействующий на тело вибрационный стимул вызывает мышечные сокращение, позные рефлекторные мышечные реакции и развивает на бессознательном уровне кинестетическое чувство.  

Функция рефлекса растяжения направлена на сохранение постоянной длины мышцы. При этом, чем больше будет дополнительная нагрузка на мышечные веретена, тем большую силу будет рефлекторно развивать мышца. Изменение угла сустава или дополнительный вес являются факторами, усиливающими развитие силы мышечного сокращения при выполнении физических упражнений на тренажере Power Plate.

Рефлекторная активность спинальных мотонейронов. Двигательные нейроны спинного мозга контролируют три клинически важных рефлекторных механизма:

· миотатические рефлексы (рефлексы растяжения);

· рефлексы расслабления:

· гамма рефлекторную петлю.

В центральной нервной системе несколько популяций нейронов взаимодействуют с альфа-мотонейрорнами спинного мозга. Альфа-мотонейроны и их аксоны представляют взаимосвязь между центральной нервной системой и сокращением скелетных мышечных единиц или экстрафузальных мышечных волокон. Альфа-мотонейроны, к которым поступают множество синаптических входов от различных мозговых структур, получили название «общий конечный путь». Гамма-мотонейроны иннервируют интрафузальные мышечные волокна, расположенные внутри мышечных веретен. Гамма-мотонейроны выполняют основную роль в мышечном тонусе. Гамма- мотонейроны поддерживают максимальную чувствительность мышечных веретен относительно длины мышечного волокна.  

Цикл растяжения-укорочения эффективный механизм нервной системы, с помощью которого при плиометрическом или мощностном физическом упражнении  ускоряется достижение результатов тренировки, обеспечивается прирост мощности мышечного сокращения, а также увеличение взрывной силы при использовании тренажера Power Plate. В комплексном реабилитационном эффекте тренинга с использованием фактора ускорения быстрое укрепление здоровья и физическое совершенствование достигается в следующих аспектах физического состояния организма человека:

· Сила и мощность

· Гибкость

· Снижение боли

· Продукция анаболических гормонов и снижение секреции стресс гормона

        кортизола.

· Координация и проприоцепция

· Позный контроль и равновесие

· Кровообращение и лимфатический дренаж

· Восстановление после травм

· Терапевтическое лечение

· Плотность костей, устранение остеопороза

· Улучшение состояния кожи и восстановление коллагена

· Улучшение функции сердечно-сосудистой системы

· Стимуляция метаболизма

· Структурная адаптация организма

 

В лечебной физкультуре с помощью тренажера Power Plate у человека нейромышечная система достигает быстрого результата по таким показателям как сила, мощность, координация, нейронная адаптация, и улучшение двигательного научения (двигательного навыка). В сосудистой системе увеличивается скорость микроциркуляции в различных регионах организма. Гормональная система стимулирует мышечную активность, кровообращение посредством секреции анаболических гормонов и нейротрансмиттеров, которые повышают самочувствие и снижают состояние стресса.