В ходе предыдущих исследований [1-29] обнаружены различия в механизмах функциональной пластичности центральных и периферических отделов нервной системы у представителей различных видов спорта. В частности, в работах [13-29] отмечается, что направленность многолетней спортивной деятельности определяет характер пластических перестроек в функционировании кортико-спинальных и периферических нервных структур, осуществляющих двигательный контроль и иннервацию скелетных мышц, о чем свидетельствуют особенности характеристик вызванных мышечных ответов при магнитной стимуляции коры головного мозга, спинномозговых сегментов и периферических нервов, отражающиеся в моторных порогах возбуждения, амплитуде, длительности, латентности, времени центрального моторного проведения нервного импульса и форме ответов, у спортсменов, специализирующихся в пауэрлифтинге, баскетболе, легкоатлетическом беге на различные дистанции. Для легкоатлетов-стайеров, адаптированных к длительной циклической работе на выносливость в режиме большой мощности, при магнитной стимуляции различных участков нервной системы характерны более высокая возбудимость корковых нейронов, шейных и поясничных спинальных мотонейронов, периферических нервов, иннервирующих проксимальные и дистальные мышцы верхней и нижней конечностей, и менее выраженная степень синхронизации возникновения потенциалов действия двигательных единиц при вызванном мышечном сокращении, чем для представителей других видов спорта. Показано также, что пауэрлифтеры, систематически выполняющие кратковременные ациклические физические нагрузки силового характера, и легкоатлеты-спринтеры, адаптированные к непродолжительной циклической работе максимальной мощности, требующей преимущественно развития быстроты, отличаются от спортсменов других специализаций бóльшей проводящей способностью кортико-спинального тракта и аксонов периферических нервов и более синхронизированной активацией моторных единиц при вызванном сокращении мышц. В свою очередь, между группами лиц, адаптированных к скоростно-силовым нагрузкам переменной мощности с преимущественно ациклической структурой движений (баскетболисты) и циклического характера в режиме субмаксимальной мощности (бегуны на средние дистанции), существенных различий в состоянии центральных и периферических проводников нервной системы и уровне возбудимости моторной коры, нейрональных структур спинного мозга и периферических нервов не обнаружено, а диапазон количественных величин анализируемых параметров у представителей данных видов спорта занимал промежуточное положение между группами пауэрлифтеров и спринтеров – с одной стороны, и группой стайеров – с другой. В результате исследования с участием тех же групп спортсменов, но с использованием чрескожной электрической стимуляции шейных и поясничных сегментов спинного мозга и электростимуляции периферических нервов, иннервирующих мышцы верхней и нижней конечностей, и анализа таких характеристик мышечных ответов, как пороги их возникновения, амплитуда, длительность, латентность, форма обнаружены специфические особенности пластичности спинальных нейрональных сетей и нервно-мышечных структур в зависимости от избранного вида спорта, сходные с теми, которые выявлены при магнитной стимуляции тех же участков нервной системы [13-29].
В настоящей работе проведем сопоставление характеристик вызванных моторных ответов (ВМО) мышц бедра, голени и стопы правой конечности (двуглавой и прямой мышц бедра, камбаловидной и передней большеберцовой, короткого сгибателя и разгибателя пальцев стопы) при магнитной стимуляции разных отделов нервной системы с таковыми, которые были получены при электрической стимуляции центральных и периферических нервных структур у представителей различных видов спорта. Обнаружено, что одинаково, как при транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) корковой зоны, так и при разных видах стимуляции спинного мозга и периферических нервов самый низкий порог возбуждения исследуемых мышц нижней конечности был выявлен у легкоатлетов-бегунов на длинные дистанции, а самый высокий – у пауэрлифтеров и, в ряде случаев, у спринтеров. У баскетболистов и бегунов на средние дистанции при стимуляции разных отделов нервной системы независимо от вида стимуляционного воздействия порог возбуждения мышц бедра, голени и стопы был ниже, чем у паурлифтеров и спринтеров, но выше, чем у стайеров. Однако провести прямое сопоставление количественных показателей порогов мышечных ответов, вызываемых магнитной и электрической стимуляцией ЦНС и периферических отделов, мы не можем, потому что при ТМС и магнитной стимуляции спинного мозга и периферических нервов они измерялись в % от выходной мощности стимулятора и в теслах, а при электростимуляции – в мА.
Далее анализ данных показал, что возбудимость моторной коры мышц бедра, голени и стопы, а также сегментарных и соответствующих периферических структур, иннервирующих данные мышцы, которая оценивалась по величинам максимальной амплитуды ВМО была самой высокой у стайеров, у которых ее уровень был значительно выше, чем у пауэрлифтеров и спринтеров и несущественно превышал таковой у баскетболистов и бегунов на средние дистанции. Обращает на себя внимание тот факт, что значения максимальной амплитуды сегментарных ВМО мышц бедра, голени и стопы, полученные при чрескожной стимуляции спинного мозга, находились в диапазоне 0,5-7 мВ, которые значительно превышали величины максимальной амплитуды мышечных ответов при магнитной стимуляции поясничного отдела спинного мозга – 0,1-0,8 мВ и корковых ВМО этих мышц, диапазон которых составил 0,04-0,6 мВ. При электростимуляции периферических нервов значения максимальной амплитуды М-ответов мышц руки варьировали в диапазоне 3,6-9,8 мВ, а при МС периферии величины данного параметра для ВМО были в пределах 2,2-7,3 мВ. При этом рассчитанные у спортсменов величины отношения максимальной амплитуды ВМО при чрескожной электрической стимуляции поясничного отдела спинного мозга к максимальной амплитуде М-ответа мышц бедра, голени и стопы, диапазон которых составил 11,6-69,5 %, значительно превышал таковой (1,02-10,97 %) для величин сегментарного амплитудного коэффициента, равного отношению максимальной амплитуды ВМО при магнитной стимуляции поясничного отдела спинного мозга и максимальной амплитуды М-ответа мышц нижней конечности.
Выявлено также, что независимо от используемого вида стимуляционного воздействия на различные зоны нервной системы у стайеров длительность и латентность вызванных потенциалов мышц нижней конечности были самыми высокими среди всех групп спортсменов, тогда как у пауэрлифтеров и спринтеров их величины были наименьшими, а у баскетболистов и бегунов на средние дистанции данные показатели были меньше, чем у стайеров, но больше, чем у тяжелоатлетов и спринтеров. Сопоставление значений длительности ВМО между стимуляцией корковых и спинномозговых структур не выявило достоверных отличий этого параметра. Диапазон значений длительности корковых ВМО составил в среднем 7-17,1 мс, сегментарных ВМО при чрескожной электростимуляции спинного мозга – 10,6-16,3 мс, а при магнитной стимуляции – 10-18,5 мс. При электро- и магнитной стимуляции периферических нервов нижней конечности количественные характеристики длительности вызванных потенциалов мышц также значительно между собой не отличались: в первом случае величины были от 10,2 до 16,3 мс, а во втором – 10,4-17,3 мс. В отношении латентных периодов наблюдалась несколько иная картина. Так, значения латентного периода корковых ВМО у испытуемых находились в диапазоне 22-38,9 мс, который был существенно выше величин данного параметра, зарегистрированных при электрической (6,6-27,8 мс) и магнитной (6,7-22,3 мс) стимуляции поясничного отдела спинного мозга. В свою очередь, диапазон показателей латентного периода М-ответов мышц нижней конечности был от 4,1 до 9,7 мс и не отличался от такового у латентности ВМО при МС соответствующих периферических нервов (3,1-9,4 мс).
Резюмируя все выше изложенное можно заключить, что при различных видах стимуляции нервных структур наблюдалась примерно одинаковая направленность характеристик вызванных потенциалов мышц ног у спортсменов в зависимости от их специализации. При этом на корковом уровне количественные величины параметров ответов мышц бедра, голени и стопы существенно отличались от таковых, зарегистрированных при стимуляции сегментарного уровня и соответствующего периферического отдела. Следует также отметить, что при электрической стимуляции спинномозговых и периферических структур вызывались ответы с мышц нижней конечности с более высокой амплитудой по сравнению с магнитной стимуляцией этих зон, в результате чего показатели отношения максимальной амплитуды ВМО к максимальной амплитуде М-ответа при чрескожной электростимуляции спинного мозга оказались выше величин сегментарного амплитудного коэффициента (расчет по формуле: амплитуда ВМО при магнитной стимуляции/амплитуда М-ответа, в %) для мышц бедра, голени и стопы, но в отношении других параметров мышечных потенциалов существенных различий при использовании данных видов стимуляции не обнаружено.
Заключение
У спортсменов в зависимости от их специализации при магнитном и электрическом видах стимуляционного воздействия на спинной мозг и периферические нервы обнаружены однонаправленные изменения характеристик вызванных мышечных ответов, однако их количественная выраженность зависит от вида стимуляции. Установлена более высокая амплитуда моторных ответов, вызванных электрическим воздействием на поясничные сегменты спинного мозга и периферические нервы, иннервирующие мышцы нижних конечностей, и возбудимость спинальных мотонейронов и нервных волокон в сравнении с магнитной стимуляцией.