Признаки пластичности спинальных систем двигательного контроля на фоне длительных занятий спортом

~154~

Международная научно-практическая конференция  «физиологические и биохиМические основы 
и педагогические технологии адаптации к разныМ по величине физическиМ нагрузкаМ» 

НЕйРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ 
СПИННОМОЗГОВЫХ СТРУКТУР ПРИ ДОЛГОВРЕМЕННОй 
СПОРТИВНОй ДЕЯТЕЛьНОСТИ РАЗЛИЧНОй НАПРАВЛЕННОСТИ

О.В. Ланская, Е.Ю. Андриянова

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта 
Великие Луки, Россия

Аннотация. У спортсменов, специализирующихся в лыжных гонках и баскетболе, а также лиц, не занимающихся спортом, изучены электронейромиографические (ЭНМГ) параметры двигательных рефлексов мышц верхних 
и нижних конечностей, вызываемые накожной стимуляцией спинномозговых корешков, соответственно, на 
уровнях позвоночных сегментов С2-С7 и Т11-L3. Получены данные, свидетельствующие о высокой функциональной активности шейных и пояснично-крестцовых спинальных систем двигательного контроля на фоне долговременной адаптации к мышечной работе разной направленности. На это указывает значительное снижение латентности, пороговых величин наряду с повышением амплитуды вызванных моторных ответов (ВМО) тестируемых 
мышц у спортсменов по сравнению с нетренированным контингентом. Вместе с тем у лыжников-гонщиков, адаптированных к длительной циклической работе умеренной мощности, обнаружены более выраженные признаки пластических изменений в функционировании нейронных популяций, формирующих спинальные моторные 
центры контроля активности мышц верхних и нижних конечностей по сравнению с представителями баскетбола, 
регулярно выполняющими нагрузки переменной интенсивности со смешанной структурой движений. 

Введение. Одним из актуальных направлений в спортивной физиологии и нейробиологии 
является изучение механизмов пластичности центральной нервной системы (ЦНС) и ее двигательных структур при долговременной адаптации к нагрузкам с различной двигательной структурой. 
Известно, что долговременная адаптация формируется постепенно на основе многократной реализации срочной адаптации путем суммирования следов повторяющихся нагрузок, что обязательно 
сопровождается перестройкой регуляторных механизмов, эффективность деятельности которых 
определяет успешность выполнения моторного задания. В связи с этим изучение особенностей 
функциональной пластичности нейрональных сетей спинного мозга под влиянием долговременной двигательной активности различного характера и регуляции периферического звена нервномышечного аппарата на спинальном уровне будет способствовать изучению механизмов развития 
адаптационных процессов в нейромоторной системе спортсменов.
Методы исследования. Исследование проводилось в лаборатории нейрофизиологии НИИ 
проблем спорта и оздоровительной физической культуры на базе ФГБОУ ВПО «Великолукская государственная академия физической культуры и спорта» (ВЛГАФК). В исследовании принимали участие 
лица мужского пола в возрасте 19-23 лет: 15 испытуемых, не занимающихся спортом, 13 баскетболистов и 13 лыжников-гонщиков. Спортивная квалификация спортсменов на момент исследования - 
I взрослый разряд и кандидат в мастера спорта. Все испытуемые дали добровольное письменное 
согласие на участие в исследовании, которое было разрешено комитетом по биоэтике ВЛГАФК и соответствовало Хельсинской декларации. 
В настоящем исследовании использовалась накожная сегментарная электростимуляция дорсальных корешков шейного и пояснично-крестцового утолщений спинного мозга, приложенная со 
стороны остистых отростков на уровне позвонков С2-С7 и Т11-Т12-L1-L2-L3, для получения ВМО, соответственно с билатеральных мышц плеча (двуглавых и трехглавых) и предплечья (плечелучевых 
и разгибателей II-V пальцев кисти), а также бедра (двуглавых), голени (подколенных и камбаловидных) и стопы (коротких сгибателей пальцев). 
Для получения ВМО с мышц верхних конечностей биполярные накожные электроды с межэлектродным расстоянием 2 см устанавливались поверх 8 билатеральных мышц плеча и предплечья, на 

~155~

Научная сессия №2 
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДАПТАЦИИ К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ

брюшках мышц примерно посередине между началом и местом прикрепления. Стимулирующий катод позиционировали со стороны остистых отростков поверх кожи поочередно на уровнях позвонков с С2 по С7 и два больших анода - билатерально в области ключицы. Для регистрации ВМО с мышц 
нижних конечностей биполярные электроды с межэлектродным расстоянием 2 см также были установлены поверх 8 билатерально расположенных мышц бедра, голени и стопы - на брюшках мышц 
примерно посередине между началом и местом прикрепления. Со стороны остистых отростков устанавливали катод поверх кожи последовательно в точках на уровнях позвонков Т11, Т12, L1, L2, L3 
и два больших анода - билатерально по передней поверхности подвздошных гребней. 
Изучались такие ЭНМГ-параметры, как латентный период, пороги возникновения и максимальная амплитуда ВМО билатеральных проксимальных и дистальных мышц верхних и нижних конечностей. В итоге осуществлялось построение и анализ карт ЭНМГ-показателей при стимуляции на уровне 
шейных, а также нижнегрудных и верхнепоясничных позвонков. Вместе с тем, в соответствующих 
картах отмечалась позиция (или позиции), при стимуляции на уровне которой регистрировались 
одновременно наименьшие величины порогов ВМО и наибольшие значения амплитуды ВМО тестируемых мышц верхних и нижних конечностей, которые, в свою очередь, могут свидетельствовать об 
активации спинальных сегментов шейной и пояснично-крестцовой области с наибольшей плотностью и, соответственно, более высокой возбудимостью мотонейронов тестируемых мышц. 
Результаты исследования и их обсуждение. В состоянии мышечного покоя у представителей 
циклического и игрового видов спорта на всех изучаемых уровнях поверхностной электростимуляции дорсальных корешков шейного утолщения спинного мозга (ШУ СМ) латентный период и порог 
ВМО мышц-сгибателей и разгибателей плеча и предплечья был ниже (в большинстве случаев значительно) соответствующих величин у нетренированных мужчин (р<0,05; р<0,01; р<0,001). Полученные 
данные указывают на усиление реализации моносинаптических рефлексов по нервным дугам и более высокий уровень электровозбудимости низкопороговых двигательных единиц (ДЕ) мышц-мишеней верхних конечностей у обследованных спортсменов по сравнению с лицами, не занимающимися спортом. При этом значения латентного периода и порогов ВМО билатеральных мышц плеча 
и предплечья между исследованными группами спортсменов в большинстве случаев существенных 
отличий не имели (р>0,05).
Установлено, что у представителей баскетбола и лыжного спорта при поверхностной стимуляции ШУ СМ значения амплитуды ВМО большинства тестируемых мышц верхних конечностей были 
значительно выше (р<0,05; р<0,01; р<0,001) по сравнению с соответствующими величинами в группе лиц, не адаптированных к систематическим физическим нагрузкам. Полученные данные могут 
свидетельствовать о том, что у спортсменов обеих специализаций практически на всех изучаемых 
уровнях стимуляции корешков ШУ СМ рефлекторная возбудимость высокопороговых альфа-мотонейронов (α-МН) и, в определенной степени, эфферентов мышц-антагонистов плеча и предплечья 
была значительно выше, чем в группе нетренированных лиц. В свою очередь, в результате сравнительного статистического анализа показателей максимальной амплитуды ВМО мышц плеча и предплечья у представителей разных спортивных специализаций было установлено, что в ряде случаев 
величины данного ЭНМГ-параметра, зарегистрированные у лыжников-гонщиков, были достоверно 
выше (р<0,05; р<0,01; р<0,001), чем у баскетболистов. 
Установлено также, что наименьшие величины порогов и одновременно наибольшие значения 
амплитуды рефлекторных ответов билатеральных двуглавых и трехглавых мышц плеча у спортсменов, специализирующихся в баскетболе и лыжных гонках, регистрировались преимущественно при 
стимуляции соответственно, на уровне позвонков С4, С5, С6, правой и левой плечелучевых – на С5, 
С6, С7, а разгибателей основных фаланг пальцев кисти на уровне позвоночных сегментов С6 и С7. 
В группе обычных людей такие характеристики ЭНМГ-параметров мышц плеча наблюдались при стимуляции на уровне позвоночника С6, а мышц предплечья – на уровне С7. Таким образом, у всех обследованных спортсменов был установлен более широкий диапазон оптимальной позиции, поверхностная электростимуляция на уровне которой активизировала участок спинного мозга с высокой 
плотностью и, соответственно, наибольшей возбудимостью α-МН мышц плеча и предплечья. 

~156~

Международная научно-практическая конференция  «физиологические и биохиМические основы 
и педагогические технологии адаптации к разныМ по величине физическиМ нагрузкаМ» 

Сравнительный анализ показал, что у спортсменов-баскетболистов при стимуляции нервных корешков пояснично-крестцового утолщения спинного мозга (ПКУ СМ) на уровне позвонков Т11-L3 
латентный период и пороги ВМО большинства тестируемых мышц бедра, голени и стопы были несколько ниже соответствующих величин, зарегистрированных у лиц, не адаптированных к спорту. 
Однако достоверных различий в величинах данных параметров у испытуемых этих групп, в большинстве случаев, не обнаружено (р>0,05). При этом у баскетболистов наименьшие пороговые значения мышц бедра, голени и стопы регистрировались преимущественно при стимуляции на уровне 
позвонка Т11, а в группе нетренированных людей - при стимуляции на Т12. Такие данные позволяют 
предполагать, что наибольшая рефлекторная возбудимость низкопороговых нейромоторных единиц мышц нижних конечностей у игроков наблюдалась при электрической активации их через чувствительные корешки спинного мозга на уровне позвоночника Т11, а у участников исследования, не 
адаптированных к систематическим физическим нагрузкам, - на уровне Т12 по сравнению с другими 
стимулирующими точками. 
В свою очередь, в группе лыжников-гонщиков при поверхностной стимуляции нервных корешков ПКУ СМ латентность и пороги ВМО практически всех тестируемых мышц нижних конечностей 
были, в большинстве случаев достоверно ниже, чем у лиц, не занимающихся спортом, и баскетболистов (р<0,05; р<0,01; р<0,001). Таким образом у лыжников скорость прохождения нервных импульсов 
по моносинаптическим дугам и рефлекторная возбудимость низкопороговых ДЕ мышц бедра, голени и стопы были значительно выше, чем у испытуемых двух других групп. При этом установлено, 
что наименьшие величины порогов ВМО мышц нижних конечностей у представителей циклического 
вида спорта были получены при стимуляции на уровне позвонка Т12. 
В результате проведенного исследования у баскетболистов и лиц, не занимающихся спортом, 
в основном не выявлено существенных различий в уровне электровозбудимости высокопороговых 
α-МН и соответствующих эфферентных волокон, иннервирующих тестируемые проксимальные и дистальные мышцы нижних конечностей, при стимуляции на уровне позвонков Т11-L3, о чем свидетельствует отсутствие достоверно значимых отличий (р>0,05) в показателях амплитуды ВМО большинства исследуемых мышц у представителей этих групп. При этом наибольшие показатели данного 
ЭНМГ-параметра у неспортсменов регистрировались при стимуляции на уровне Т12, а у баскетболистов – Т11 позвонка. В свою очередь, амплитуда ВМО мышц бедра, голени и стопы у лыжниковгонщиков была, в большинстве случаев, существенно выше (р<0,05; р<0,01; р<0,001), чем у мужчин, 
не адаптированных к систематическим физическим нагрузкам, а также баскетболистов и достигала 
наивысших значений при стимуляции на уровне позвоночника Т12. Таким образом, при накожном 
электрораздражении нервных структур ПКУ СМ на уровнях позвонков Т11-L3 у представителей лыжной специализации рефлекторная возбудимость высокопороговых спинальных α-МН мышц нижних 
конечностей была значительно выше, чем у лиц, не занимающихся спортом, а также баскетболистов. 
Вместе с тем карты порогов и амплитуды ВМО свидетельствуют о том, что на уровне позвоночника 
Т11 - у баскетболистов и Т12 – у неспортсменов и лыжников-гонщиков сосредоточена оптимальная 
позиция для активации спинального участка с наибольшей плотностью α-МН, иннервирующих билатеральные мышцы бедра, голени и стопы. 
Выводы. Установлено, что долговременная спортивная деятельность различной направленности сопровождается пластическими перестройками на уровне спинномозговых структур, осуществляющих двигательный контроль скелетной мускулатуры верхних и нижних конечностей. При этом 
характер физических нагрузок определяет специфические особенности электронейромиографической пластичности, характерные для спинальных систем двигательного контроля. У спортсменов, 
длительно выполняющих циклическую работу умеренной мощности, выявлено значительное усиление рефлекторной и проводниковой функций невральных структур шейного и пояснично-крестцового отделов спинного мозга, иннервирующих скелетные мышцы, по сравнению с представителями, 
адаптированными к нагрузкам переменной мощности со смешанной структурой движений.