Управление мышечной активностью в стрельбе из пневматического пистолета

Среди основных факторов, влияющих на качество стрельбы, важная роль принадлежит процессам прицеливания, обработки выстрела и сохранения устойчивого положения системы стрелок-оружие.

Эффективность этих действий возможна лишь при содружественной работе большого числа мышц, которые как предполагается объединяются в функциональные группы.

Такой способ организации межмышечного взаимодействия, получивший название синергия, выгоден тем, что уменьшается количество независимо контролируемых переменных, т.е. уменьшается размерность системы управления.

Можно предположить, что и в стрелковом спорте управление движениями при сохранении положения тела и прицеливании организуется на основе мышечных синергий, поиск которых основан на изучении взаимосвязей между мышечной активностью и механическими колебаниями в системе стрелок-оружие.

Управление мышечной активностью в стрельбе из пневматического пистолета

Задачи исследования:
1. Изучить взаимосвязь между механическими колебаниями всей системы и ствола оружия у стрелков разной квалификации.
2. Изучить взаимосвязь электрической активности мышц с колебаниями системы стрелок-оружие.
3. Исследовать особенности межмышечной координации у спортсменов разной квалификации.

Методика и организация исследования. Электрическая активность мышц регистрировалась поверхностными электродами с использованием двух 4-х канальных биоусилителей. Фиксировалась поверхностная электромиограмма основных мышц руки, удерживающей оружие, мышц нижних конечностей и туловища.

Одновременно с электромиограммой регистрировали колебания центра давления с помощью стабилографической платформы. Сигналы с тензоусилителя и усилителей биопотенциалов поступали на вход АЦП и затем в компьютер. Частота считывания сигнала - 2000 Гц.

Для регистрации колебаний ствола оружия использована оптико-электронная система "Selspot" (Швеция), позволяющая измерять координаты источника инфракрасного излучения. Светодиод закреплялся под стволом пистолета и фиксировал колебания ствола оружия во фронтальной плоскости. Сигналы с выхода измерительного устройства поступали на вход АЦП, а затем в персональный компьютер. Частота считывания сигнала - 312 Гц.

В эксперименте приняли участие 12 стрелков из пистолета различной квалификации (3 - КМС, 4 спортсмена 1 разряда и 5 новичков). Каждый спортсмен выполнил по 10 зачетных выстрелов из пневматического пистолета на дистанции 10 метров. В процессе каждого выстрела регистрировали колебания ствола оружия, центра давления и ЭМГ мышц. При последующей обработке получали интегрированную ЭМГ (постоянная времени интегрирования - 0,04 с) и рассчитывали кросскорреляционную функцию для любой пары сигналов. Временной сдвиг сигналов относительно друг друга изменялся от -0,6 до +0,6 с. Из полученного графика определяли экстремальное значение коэффициента корреляции и временной сдвиг этого экстремума от нуля.

Результаты и их обсуждение. Анализ механограмм, отражающих колебание центра давления системы и ствола оружия выявил уже известные в литературе по стрелковому спорту закономерности. У испытуемых-стрелков наблюдается уменьшение колебаний к моменту выстрела. Данный факт хорошо согласуется с результатами других исследователей и свидетельствует о том, что весь процесс прицеливания не является стационарным и в нем выделяются отдельные фазы, в которых стрелок решает разные двигательные задачи. У стрелков значительно меньше колебания как центра давления, так и ствола оружия, что следует из сравнения величин стандартных отклонений колебаний (таблица 1).

Таблица 1

Примечание : в скобках приведены стандартные отклонения.

На основе кросскорреляционного анализа были получены величины экстремальных значений коэффициентов корреляции между колебаниями центра давления в продольном направлении и перемещениями ствола оружия вверх-вниз, а также колебаниями тела в поперечном направлении и ствола оружия вправо-влево.

В таблице 2 в качестве примера приведены результаты кросскорреляционного анализа для одного выстрела у спортсменов разной квалификации. Положительные значения коэффициента корреляции говорят о однонаправленном движении центра давления и ствола оружия, отрицательные - о разнонаправленном движении.

Несовпадение знаков коэффициентов корреляции в разных временных интервалах по мере прицеливания и обработки выстрела говорит о том, что разнонаправленные движения центра давления и ствола оружия (например, по горизонтали) время от времени сменяются их однонаправленным движением. Иными словами компенсаторные движения тела и оружия не являются постоянно используемой стратегией при прицеливании. Спортсменов высокой квалификации отличает меньшая величина временного сдвига экстремума кросскорреляционной функции при компенсаторных движениях тела и ствола оружия.

Отсюда можно предположить, что управление движениями звеньев тела у квалифицированных стрелков осуществляется за счет двигательного анализатора, а у начинающих стрелков ведущим является зрительный контроль. Отмеченные закономерности характерны для всех выстрелов.

Таблица 2

Примечание: Х - поперечные колебания центра давления и горизонтальные колебания оружия; У - продольные колебания центра давления и вертикальные колебания оружия.

Анализ ЭМГ показал, что многие мышцы нижних конечностей и туловища практически не проявляют активности. К ним относятся передние большеберцовые мышцы, четырехглавые мышцы бедра, мышцы задней поверхности бедра. Постоянная активность наблюдается у икроножных мышц, больших ягодичных мышц и натягивателей широкой фасции бедра. Среди отдельных головок трехглавой мышцы голени наибольшая активность проявляется у камбаловидных мышц, причем мышц впереди стоящей ноги значительно меньше, чем стоящей сзади. Это связано с тем, что спортсмены больше распределяют вес на сзади стоящую ногу.

Анализ кросскорреляционных зависимостей между ЭМГ мышц нижних конечностей и механограммами центра давления системы привел к несколько неожиданным результатам. Практически у всех испытуемых наблюдается довольно слабая корреляция колебаний тела с электрической активностью мышц разгибателей стопы и полное отсутствие взаимосвязи у остальных активных мышц нижних конечностей с колебаниями центра давления.

Так у квалифицированных стрелков экстремальное значение коэффициента корреляции ЭМГ камбаловидной мышцы сзади стоящей ноги с поперечными колебаниями центра давления изменяется в пределах от 0,23 до 0,57 (по абсолютной величине), но чаще всего эта величина колеблется около 0,3 - 0,4. Приблизительно такая же картина характерна для взаимосвязи ЭМГ других головок трехглавой мышцы голени с механограммами центра давления с тем лишь отличием, что эти связи выражены еще слабее. У начинающих стрелков средние величины обсуждаемых коэффициентов корреляции (от 0,3 до 0,5) встречаются еще реже и это несмотря на то, что колебания тела выражены в большей степени.

Полученные результаты говорят о том, что управление устойчивостью системы стрелок-оружие осуществляется гораздо сложнее, чем это может показаться на первый взгляд и раскрытие механизмов, лежащих в основе этого управления, следует искать в межмышечной координации. Для этого были рассчитаны кросскорреляционные зависимости между интегрированными ЭМГ различных мышц. Отметим, что характер взаимосвязей у разных спортсменов весьма индивидуален, но есть и некоторые общие закономерности.

Одной из них является наличие довольно большой корреляции (от 0,62 до 0,83) между ЭМГ икроножной и камбаловидной мышц сзади стоящей ноги. Имеется, хотя и менее сильная, корреляция между камбаловидными мышцами ног (от 0,4 до О,6З). Также существенная корреляция обнаружена между ЭМГ натягивателей широкой фасции бедра правой и левой ног (от 0,55 до 0,76). Начинающих стрелков отличают довольно слабые корреляции между икроножными мышцами и практически полное отсутствие корреляций между другими мышцами.

Результаты проведенных исследований убеждают в том, что управление устойчивостью системы стрелок-оружие построено не за счет управляющих действий в каких-либо одних ведущих суставах (например, как это наблюдается при сохранении равновесия на ограниченной опоре), а является сложной системой межмышечных взаимодействий, индивидуальных для каждого спортсмена. Отсутствие электрической активности мышц передней и задней поверхности бедра во время прицеливания говорит о том, что поддержание вертикальной позы возможно за счет пассивного "замыкания" коленных суставов.

Выводы

1. С ростом спортивной квалификации происходит уменьшение колебаний центра давления и ствола оружия. Эти колебания уменьшаются к моменту выстрела.

2. В процессе выполнения выстрела стратегия прицеливания не постоянна. Интервалы времени компенсаторных движений системы и оружия сменяются их однонаправленным перемещением. Взаимосвязь между колебаниями ствола оружия и центра давления колеблется в пределах от 0,43 до 0,97 (по абсолютной величине).

3. Обнаружена весьма умеренная корреляционная связь (от 0,23 до 0,57) электрической активности трехглавой мышцы голени с колебаниями центра давления системы стрелок-оружие. Взаимосвязей ЭМГ других мышц нижних конечностей с продольными и поперечными колебаниями тела не обнаружено.

4. У всех спортсменов отмечается довольно высокая корреляционная связь между ЭМГ икроножных и камбаловидных мышц правой и левой ног. Эти взаимосвязи выше у более квалифицированных стрелков. Наблюдаемые связи не постоянны на протяжении прицеливания и обработки выстрела и могут периодически исчезать. Взаимосвязи между ЭМГ мышц имеют выраженный индивидуальный характер.

5. Управление устойчивостью системы стрелок-оружие осуществляется не в каком-либо одном, ведущем суставе, а представляет собой сложную систему межмышечных взаимодействий, изучение которых требует проведения дальнейших исследований.

Читайте также:
Лев Вайнштейн - "Психотехническая подготовка стрелка"
Важные вопросы в спортивной стрельбе, про которые вы хотели спросить, но не знали где...
Работа над ошибками в стендовой стрельбе
Менструальный цикл и спортивные результаты, или стрельба во время месячных
О зоне уверенности и о прирождённых победителях. Что же такое психология победителя?
Как помочь ребенку стать профессиональным спортсменом