Скачать статью

DOI 10.23648/UMBJ.2018.32.22696

УДК 612.832; 612.833.8; 612.834

Физиологические механизмы пластичности моторной системы при занятиях различными видами спорта

О.В. Ланская, Е.В. Ланская

ФГБОУ ВО «Великолукская государственная академия физической культуры и спорта», г. Великие Луки, Россия

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Кортико-спинальный тракт – анатомо-функциональное образование, включающее в себя корковые моторные связи, сегментарные интернейроны и спинальные α-мотонейроны, контролирующие произвольные движения человека. Взаимодействия между этими структурами сопровождаются функциональными перестройками нейрональных сетей, которые принято называть пластичностью. Нами был использован комплекс экспериментальных методик для изучения на примере видов спорта (пауэрлифтинга, бега на короткие, средние и длинные дистанции, баскетбола) функциональных свойств нейромоторной системы.

Цель работы – выявление механизмов пластичности коркового, спинального и периферического уровней моторной системы, сформировавшихся под влиянием многолетней физической активности, направленной на развитие преимущественно либо выносливости, либо скоростно-силовых или силовых качеств.

Материалы и методы. Обследованы 12 баскетболистов, 10 пауэрлифтеров, легкоатлеты-бегуны, специализирующиеся в беге на 100 м (10 чел.), 800 м (10 чел.) и 5000 м (8 чел.). Использован широкий арсенал методов: транскраниальная магнитная стимуляция; магнитная и электрическая стимуляция спинного мозга на уровнях С7–Т1, Т11–Т12 и периферических нервов плечевого сплетения и нижних конечностей; регистрация М-ответов мышц.

Результаты. Стайеры, выполняющие работу на выносливость в режиме большой мощности, имеют самый высокий уровень возбудимости корковых нейронов, спинальных мотонейронов и периферических нервов по сравнению с остальными группами обследованных спортсменов. Атлетам, занимающимся силовыми и скоростно-силовыми видами спорта, свойственна наибольшая проводящая способность кортико-спинального тракта и аксонов периферических нервов, иннервирующих мышцы-мишени.

Выводы. Направленность многолетней физической активности определяет выраженность признаков пластических перестроек на разных уровнях построения движения (кортикальном, спинальном, периферическом).

Ключевые слова: пластичность моторной системы, магнитная и электрическая стимуляция отделов нервной системы, вызванные моторные ответы, виды спорта.

Литература

1. Minassian K., Hofstoetter U.S. Spinal Cord Stimulation and Augmentative Control Strategies for Leg Movement after Spinal Paralysis in Humans. CNS Neuroscience & Therapeutics. 2016; 22 (4): 262–270.

2. Хакимуллина Д.Р., Кашеваров Г.С., Хафизова Г.Н., Габдрахманова Л.Д., Ахметов И.И. Модельные антропометрические и морфологические характеристики бегунов на различные дистанции. Наука и спорт: современные тенденции. 2015; 6 (1): 92–96.

3. Ланская Е.В., Ланская О.В., Андриянова Е.Ю. Механизмы нейропластичности кортикоспинального тракта при занятиях спортом. Ульяновский медико-биологический журнал. 2016; 1: 127–136.

4. Андриянова Е.Ю., Ланская О.В. Механизмы двигательной пластичности спинномозговых нервных цепей на фоне долговременной адаптации к спортивной деятельности. Физиология человека. 2014; 40: 73–85.

5. Пухов А.М., Иванов С.М., Мачуева Е.Н., Михайлова Е.А., Моисеев С.А. Пластичность моторной системы человека под воздействием локальной физической нагрузки. Ульяновский медико-биологический журнал. 2017; 1: 114–122.

6. Gerasimenko Y., Gorodnichev R., Puhov A., Moshonkina T., Savochin A., Selionov V., Roy R.R., Lu D.C., Edgerton V.R. Initiation and modulation of locomotor circuitry output with multi-site transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord in non-injured humans. Neurophysiol. 2015;
113 (3): 834–842.

7. Bogacheva I.N., Musienko P.E., Shcherbakova N.A., Moshonkina T.R., Savokhin A.A., Gerasimenko Yu.P. Analysis of locomotor activity in decerebrate cats using electromagnetic and epidural electrical stimulation of the spinal cord. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2014; 44 (5): 552–559.

8. Городничев Р.М., Беляев А.Г., Шляхтов В.Н. Магнитная стимуляция мышц как новый метод повышения их силовых возможностей. Теория и практика физической культуры. 2015; 6: 8–11.

9. Gruber M., Linnamo V., Strojnik V. Excitability at the motoneuron pool and motor cortex is specifically modulated in lengthening compared to isometric contractions. J. Neurophysiol. 2009; 101 (4): 2030–2040.

10. Городничев Р.М., Фомин Р.Н. Пресинаптическое торможение альфа-мотонейронов спинного мозга человека при адаптации к двигательной деятельности разной направленности. Физиология человека. 2007. 2 (33): 98–103.

11. Earles D.R., Dierking J.T., Robertson C.T. Pre- and post-synaptic control of motoneuron excitability in athletes. Med. Sci. Sports Exerc. 2002; 34 (11): 1766–1772.

Download article

DOI 10.23648/UMBJ.2018.32.22696

PHYSIOLOGICAL MECHANISMS OF MOTOR SYSTEM PLASTICITY WHILE DOING SPORTS

O.V. Lanskaya, E.V. Lanskaya

Velikie Luki State Academy of Physical Culture and Sport, Velikie Luki, Russia

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Corticospinal tract is an anatomical and functional formation, which includes cortical motor connections, segmental interneurons and spinal α-motor neurons that control human voluntary movements.

The interaction between these structures is accompanied by functional reorganization of neural network, which is commonly called plasticity. We used a set of experimental methods to study functional properties of the neuromotor system using different kinds of sport as an example (e.g. powerlifting, sprint, middle-distance race, long-distance running, and basketball).

The purpose of the paper is to identify the plasticity mechanisms of cortical, spinal and peripheral levels of the motor system, which have been formed under long-term physical activity, aimed at developing either endurance, speed and strength capabilities or strength qualities.

Materials and Methods. The authors examined 12 basketball players, 10 powerlifters, track-and-field runners, who specialize in sprint (100 meters; 10 runners), middle-distance race (800 meters; 10 runners) and long-distance running (5000 meters; 8 runners). Various methods have been used: transcranial magnetic stimulation; magnetic and electrical stimulation of the spinal cord at the levels of C7–T1, T11–T12 and peripheral nerves of brachial plexus and lower extremities; registration of muscle M-responses.

Results. Stayers who develop endurance in a high-power mode have the highest level of excitability of cortical neurons, spinal motor neurons and peripheral nerves compared to the other athletes enrolled in the study. Athletes involved in strength sports or speed and strength sports demonstrate the greatest conductive capacity of the corticospinal tract and axons of the peripheral nerves that innervate the target muscles.

Conclusion. The long-term physical activity determines the degree of plastic rearrangements at different movement levels (cortical, spinal, peripheral).

Keywords: motor system plasticity, magnetic and electrical stimulation of the nervous system, induced motor responses, athletic disciplines.

References

2. Khakimullina D.R., Kashevarov G.S., Khafizova G.N., Gabdrakhmanova L.D., Akhmetov I.I. Model'nye antropometricheskie i morfologicheskie kharakteristiki begunov na razlichnye distantsii [Model anthropometric and morphological characteristics of distance runners]. Nauka i sport: sovremennye tendentsii. 2015; 6 (1): 92–96 (in Russian).

3. Lanskaya E.V., Lanskaya O.V., Andriyanova E.Yu. Mekhanizmy neyroplastichnosti kortikospinal'nogo trakta pri zanyatiyakh sportom [Mechanisms of corticospinal tract neuroplasticity while doing sports]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2016; 1: 127–136 (in Russian).

4. Andriyanova E.Yu., Lanskaya O.V. Mekhanizmy dvigatel'noy plastichnosti spinnomozgovykh nervnykh tsepey na fone dolgovremennoy adaptatsii k sportivnoy deyatel'nosti [Mechanisms of motor plasticity of spinal nerve chains on the background of long-term adaptation to sports activities]. Fiziologiya cheloveka. 2014; 40: 73–85 (in Russian).

5. Pukhov A.M., Ivanov S.M., Machueva E.N., Mikhaylova E.A., Moiseev S.A. Plastichnost' motornoy sistemy cheloveka pod vozdeystviem lokal'noy fizicheskoy nagruzki [Human motor system plasticity under local physical load]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2017; 1: 114–122 (in Russian).

8. Gorodnichev R.M., Belyaev A.G., Shlyakhtov V.N. Magnitnaya stimulyatsiya myshts kak novyy metod povysheniya ikh silovykh vozmozhnostey [Magnetic muscular stimulation as a new method of increasing their power capabilities]. Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury. 2015; 6: 8–11 (in Russian).

10. Gorodnichev R.M., Fomin R.N. Presinapticheskoe tormozhenie al'fa-motoneyronov spinnogo mozga cheloveka pri adaptatsii k dvigatel'noy deyatel'nosti raznoy napravlennosti [Presynaptic inhibition of alpha-motor neurons of the human spinal cord during adaptation to multidirectional motor activity]. Fiziologiya cheloveka. 2007. 2 (33): 98–103 (in Russian).

11. Earles D.R., Dierking J.T., Robertson C.T. Pre- and post-synaptic control of motoneuron excitability in athletes. Med. Sci. Sports Exerc. 2002; 34 (11): 1766–1772.

: Обновлено: 04 февраля 2022