Возрастные особенности восстановления спинального торможения у человека после произвольной двигательной активности мышц голени

№42-2,

Биологические науки

Изучены возрастные особенности динамики восстановления пресинаптического, нереципрокного, реципрокного торможения после завершения произвольного изометрического усилия в 25% от максимального произвольного сокращения. Обнаружена неравномерность восстановления различных видов спинального торможения в условиях последействия мышечного напряжения мышц голени в процессе онтогенеза. Показано, что дефинитивный уровень восстановления пресинаптического и реципрокного торможения после произвольного сокращения мышц устанавливается в юношеском возрасте.

Похожие материалы

Актуальность

Составной частью сложноорганизованной системы управления движениями являются возбуждающие и тормозные нейронные связи на спинальном и супраспинальном уровнях [5]. На сегодняшний день в возрастной физиологии накоплен большой фактический материал об особенностях формирования и становления пресинаптического, возвратного, нереципрокного, реципрокного торможения в состоянии относительного мышечного покоя и при реализации произвольных движений у человека на разных этапах онтогенеза [4, 3, 2, 6, 7]. Тем не менее, исследования возрастных особенностей восстановления спинальных тормозных процессов после выполнения произвольной двигательной активности мышц голени не проводились. Изучение и анализ рассматриваемой проблемы может служить одним из критериев при оценки физической работы детей разного возраста и быть использованы для нормирования нагрузок и интервалов отдыха между ними в практике физической культуры и спорта.

Цель исследования заключалась в изучении возрастных особенностей восстановления пресинаптического торможения Ia афферентов, нереципрокного и реципрокного торможения α-мотонейронов m. soleus после осуществления произвольных движений человека.

Материалы и методы исследования

В исследовании принимали участия 60 здоровых испытуемых мужского пола в возрасте от 9 до 27 лет. Контингент дифференцировали на четыре возрастные группы: мальчики 9-12 лет, мальчики 14-15 лет, юноши 17-18 лет, мужчины 22-27 лет. Испытуемые выполняли изометрическое сокращение мышц (подошвенное сгибание стопы) в течение 30 секунд с усилием 25% от индивидуального максимального произвольного сокращения в положении сидя на мультисуставном лечебно-диагностическом комплексе «Biodex Multi-Joint System Pro-3» (USA, 2006). Выраженность пресинаптического торможения Ia афферентов m. soleus оценивалась по методике Y. Mizuno et al. [8], нереципрокное торможение α-мотонейронов m. soleus – E. Pierrot-Deseilligny et al. [9] и реципрокное торможение α-мотонейронов m. soleus – C. Crone et al. [10]. Тормозной эффект оценивали, как процентное соотношение амплитуды тестирующего Н-рефлекса m. soleus, полученного в условиях кондиционирующей стимуляции периферических нервов к контрольному значению. Постулировалось, чем больше подавление амплитуды тестирующего Н-рефлекса m. soleus по отношению к амплитуде контрольного Н-рефлекса, тем более выражен изучаемый вид спинального торможения. У всех возрастных групп проводили измерение амплитуды Н-рефлекса m. soleus в условиях кондиционирующей стимуляции после окончания произвольного изометрического усилия на 1-ой, 15-ой, 30-ой секундах восстановления и сопоставляли с фоновыми (покой) значениями. Восстановление тормозных процессов на спинальном уровне у разных возрастных групп определяли по отсутствию достоверных отличий (P>0,05) в значениях амплитуды тестирующего Н-рефлекса после статического усилия по отношению к фону. Статистическую обработку данных осуществляли с помощью параметрического метода One-way Anova с post-hoc анализом Newman-Keuls и непараметрического метода Kruskal-Wallis Anova в программе Statistica 10.0.

Результаты и их обсуждение

Результаты исследования восстановления пресинаптического, нереципрокного и реципрокного торможения спинальных α-мотонейронов m. soleus после окончания произвольного изометрического усилия протекают неравномерно на разных этапах возрастного развития человека (рис. 1). У мальчиков 9-12 лет и подростков 14-15 лет не происходит полного восстановления пресинаптического и нереципрокного торможения после выполнения двигательного задания (рис. 1А,Б). В возрасте 9-12 лет не происходит полного восстановление реципрокного торможения, а у мальчиков-подростков 14-15 лет восстановление этого вида торможения протекает более длительно - к 30-ой секунде после изометрического сокращения мышц голени (рис. 1В).

Рисунок 1 - Динамика восстановления амплитуды тестирующего Н-рефлекса m. soleus от контрольного рефлекса после удержания статического усилия с силой 25% от МПС у разных возрастных групп, %: P<0,05* - достоверные отличия по отношению к фону выявлены методом Kruscal-Wallis Anova и P<0,05#- One-way Anova с post-hoc анализом Newman-Keuls, - восстановление пресинаптического, нереципрокного, реципрокного торможения

У юношей 17-18 лет восстановление нереципрокного торможения наступает быстрее на 30-ой секунде, чем у мальчиков 9-12 лет и 14-15 лет, но медленнее - по сравнению с мужчинами 22-27 лет (рис. 1Б). У юношей 17-18 лет восстановление пресинаптического и реципрокного торможения после произвольного сокращения мышц соответствует восстановлению этих тормозных процессов взрослого человека (рис. 1А,В).

Изложенные выше собственные результаты о медленном восстановлении нервных процессов на спинальном уровне после выполнения двигательного задания у детей и подростков в определённой мере согласуются с исследованиями Е.Г. Гравицкой [1]. Согласно её результатам исследования, восстановление активности спинальных α-мотонейронов m. soleus после статической нагрузки протекает медленно, чем после динамических нагрузок разного характера и мощности, особенно у подростков, вступивших в стадию активации гонад, у которых, в течении 10-ти минут после предельной статической работы не наблюдалось достоверного восстановления Н-рефлекса. Амплитуда Н-рефлекса у мальчиков препубертатной стадии полового созревания восстанавливается к 5-й минуте, а у испытуемых на гипофизарно-гипоталамической стадии на 8-й минуте после прекращения работы. Таким образом, выявленное более быстрое с возрастом восстановление пресинаптических и реципрокных тормозных процессов на спинальном уровне после выполнения статического усилия свидетельствует, что уже к юношескому возрасту протекание восстановления нервных процессов свойственно дефинитивному уровню.

Заключение

Восстановление разных видов спинального торможения скелетных мышц голени после прекращения произвольного движения в возрасте 9-18 лет протекает неравномерно с различной скоростью. У мальчиков 9-12 и 14-15 лет не происходит полного восстановления пресинаптического торможения Ia афферентов и нереципрокного торможения α-мотонейронов мышц голени. Реципрокное торможение α-мотонейронов мышц голени у мальчиков в возрасте 9-12 лет не восстанавливается в исследуемый период времени, а у 14-15-летних подростков протекает более длительно. У юношей 17-18 лет восстановление нереципрокного торможения происходит быстрее, чем у мальчиков 9-12 лет и 14-15 лет, но медленнее - по сравнению с мужчинами 22-27 лет. Дефинитивный уровень восстановления пресинаптического и реципрокного торможения после произвольного сокращения мышц устанавливается в возрасте 17-18 лет.

Список литературы

  1. Гравицкая Е.Г. Изменение рефлекторной активности нервно-мышечного аппарата на фоне пубертатных процессов при умеренных аэробных нагрузках / Е.Г. Гравицкая // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2015. - № 7 (125). - С. 59-63.
  2. Челноков А.А. Возрастные особенности нереципрокного и возвратного торможения спинальных α-мотонейронов у лиц юношеского возраста с различным уровнем повседневной двигательной активности // Стратегические направления реформирования вузовской системы физической культуры. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 80-летию создания кафедры физической культуры и спорта ФГАОУ ВО СПбПУ / под общ. ред. проф. Л. М. Волковой, проф. О. Г. Румба. – Часть 1. СПб., Изд-во Политехн. Ун-та, 2014. – 319-327.
  3. Челноков А.А. Возрастные особенности нереципрокного торможения мышц голени в регуляции произвольных движений человека / А.А. Челноков // Медицина и образование в Сибири. - №1. – 2013. - URL: http://www.ngmu.ru/cozo/mos/archive/index.php?number=46
  4. Челноков А.А. Пресинаптический контроль в регуляции произвольных движений у лиц разного возраста / А.А. Челноков // Лечебная физкультура и спортивная медицина. – 2012. - №12(108). – С. 34-38.
  5. Челноков А.А. Тормозные системы спинного мозга в управлении произвольными движениями / А.А. Челноков // Проблемы физкультурного образования: содержание, направленность, методика, организация Материалы IV Международного научного конгресса, посвященного 45-летию УралГУФК. - 2015. - С. 598-600.
  6. Челноков А.А., Городничев Р.М. Возрастные особенности формирования спинального торможения скелетных мышц у лиц мужского пола / А.А. Челноков, Р.М. Городничев // Физиология человека. - 2015. - Т.41. №6. - С. 86-94.
  7. Chelnokov A.A., Gorodnichev R.M. Age-Related Features in the Formation of Spinal Inhibition of Skeletal Muscles in Males / A.A. Chelnokov, R.M. Gorodnichev // Human Physiology. – 2015. - V. 41. - №6. - P. 86-94.
  8. Mizuno Y., Tanaka R., Yanagisawa N. Reciprocal group I inhibition of triceps surae motoneurones in man / Y. Mizuno, R. Tanaka, N. Yanagisawa // J Neurophys. - 1971. - V. 34. - P. 1010-1017.
  9. Pierrot-Deseilligny E., Katz R., Morin C. Evidence for IB inhibition in human subjects / E. Pierrot-Deseilligny, R. Katz, C. Morin // Brain Res. - 1979. - V. 166. - P. 176-179.
  10. Crone C. Reciprocal Ia inhibition between ankle flexors and extensors in man / C. Crone, H. Hultborn, B. Jespersen et al. // J. Physiol. Lond. - 1987. - V. 389. - P. 163-185.