Действительно, для сороконожки, у которой, как определили зоологи, 260 ног, эта задача оказалась непосильной, однако и система организации движений человека, несмотря на столетнюю историю изучения, все еще не раскрыта до конца.
Как показали исследования Н. А. Бернштейна, любое двигательное действие реализуется многоуровневой системой управления. Медленные произвольные движения выполняются с участием высших слоев нервной системы под контролем органов чувств. В этом случае движение корректируется на основе обратной афферентации. Ходьба и бег относятся к разряду так называемых автоматизированных движений, которые осуществляются -'на основании заранее сформированной программы и, как правило, проходят без контроля со стороны больших полушарий коры головного мозга, т. е. бессознательно.
В процессе развития человеческого организма с первых самостоятельных шагов такая программа начинает постепенно формироваться. Делая медленный шаг, ребенок постоянно контролирует каждый его элемент. В ран нем возрасте свои движения дети складывают как кубн ки, подбирая самые подходящие из них или заменяя одно на другое.
Замечательная способность человека на первых порах своей жизни столь внимательно анализировать свои дей ствия и быстро изменять их составные части, перестраи вая двигательную структуру, широко используется и практике различных видов спорта, где особенно важно проявлять способность к высокой координации движений. Именно поэтому больших успехов добиваются юные гимнасты и акробаты, фигуристы и прыгуны в воду.
Автоматизированные движения начинают формироваться у человека к пятому, шестому году жизни.Каждый элемент движения в отдельности уже освоен, однако система еще не сложилась. Каждым шаг отличается один от другого различной внутренней ритмической структурой. Лишь значительно позже формируется двигательная программа, которая может выполняться без контроля сознания, и управление ткни движением переходит к более низким уровням мозга (мозжечку, подкорковым узлам, стволу мозга и мотонейронам спинного мозга). Поскольку в беге ( в беге с высокой скоростью) сознание не контролирует отдельные движения рук и ног, очень важно разобраться во внутренней структуре бегового шага, т. е. последовательности и характере действий отдельных мышечных групп ног, с тем, чтобы в процессе тренировок
•использовать целенаправленную программу технической подготовки и применять специальные упражнения, соответствующие режимам работы мышц в беге с максимальной скоростью.
1. Наружная группа мышц таза (основные — ягодичные большая, средняя и малая) выпрямляет согнутое вперед туловище, отводит и разгибает бедро.
2. Передняя группа мышц бедра (основные — портняжная и четырехглавая бедра, в которую входит прямая мышца бедра, широкие — внутренняя, латеральная и промежуточная). Некоторые мышцы группы перекрывают два сустава — тазобедренный и коленный, принимают участие в сгибании бедра и разгибании голени.
3. Задняя группа мышц бедра (основные — полусухожильная, полуперепончатая и двуглавая) разгибает бедро и сгибает голень.
4. Передняя группа мышц голени (основные — передняя большеберцовая, длинный разгибатель пальцев, длинный разгибатель большого пальца) разгибает стопу, поднимая ее вверх.
5. Задняя группа мышц голени (основные — трехглавая голени, состоящая из двух головок икроножной и лежащей под ними камбаловидной мышцы) сгибает голень в коленном суставе и стопу.
Анализировать режим работы мышечных групп при выполнении спортивных упражнений — задача достаточно трудная. Во-первых, необходимо зафиксировать мышечную активность, т. е. временные и силовые харак теристики мышечного возбуждения, во-вторых, связать эти данные с внешними характеристиками движения. Изучение спринтерского бега в этом отношении выдвигает целый ряд дополнительных трудностей, связанных с быстрым передвижением спортсмена по дорожке. Предпринятые ранее исследования по изучению бега с невысокой скоростью не давали возможности выявить закономерности мышечного сокращения в спринте. В беге на средние и длинные дистанции значительная длительность фаз опоры и полета дает возможность мышцам развить почти максимальное усилие и расслабиться, позволяя мышце-антагонисту выполнять такую же задачу. В сприн терском же беге надо проявить максимально возможную силу в кратчайшие сроки, поэтому мышцы иногда работают в ущерб наиболее рациональному действию.
В исследованиях доктора биологических наук И. М. Козлова раскрываются некоторые основные внутренние механизмы, обеспечивающие бег с высокой ско ростью. Автор изучал электрическую активность семи основных мышц ног и сопоставлял ее с синхронной записью движений бегуна. Анализ кинограммы, на которой циклы бегового шага разделены на периоды опоры (с фазами амортизации и отталкивания) и переноса ноги (с фазами разгона ноги и торможения), и электромиограм-мы работающих мышц позволила понять сложную иерархию деятельности мышц и переосмыслить некоторые установки, связанные с применением беговых упражнений. Прежде всего необходимо отметить полученные данные по временным показателям активности исследуемых мышечных групп. Хорошо известно, что спринт характерен достаточно стабильными для различных спортсменов временными параметрами бегового шага.
У мужчин в беге со скоростью 11 м/с время опоры составляет 90 мс, а полета — 115 мс, у женщин — 110 мс и 125 мс. Обычно колебания значений этих параметров находятся в пределах 2—3%, однако если рассматривать длительность напряжения отдельных мышечных групп у отдельных спринтеров, то диапазон этих колебаний значительно расширяется и составляет 5—22% (!). Таким образом, примерно одинаковые во внешнем проявлении движения спортсмена обеспечиваются у различных людей совершенно по-разному. Иначе говоря, у каждого спринтера свой способ достижения цели, и, по-видимому, насколько он более рационален — настолько экономичнее техника бега. Очевидно, именно здесь проявляется предрасположенность спортсменов к длинному или короткому спринту.
Во время бега с высокой скоростью мышцы ног работают в диапазоне 30—80% от всего двигательного цикла. При этом движение осуществляется по так называемому баллистическому типу, когда, резко повышая активность, мышца разгоняет отдельные звенья тела на коротком отрезке пути, после чего движение осуществляется по инерции. Такие баллистические движения характерны для всех высокоавтоматизированных быстрых действий, требующих высокой точности.
Наибольшая активность всех мышечных групп ноги наблюдается в момент подготовки к постановке стопы на грунт в первую фазу периода опоры. Мощное напряжение мышц, вызывающее разгибание бедра и сгибание голени, позволяет развить необходимую «посадочную» скорость стопы, а напряжение соответствующих мышц-антагонистов «закрепляет» все суставы опорной ноги и обеспечивает
достаточно жесткое приземление, сохраняющее высокую траекторию общего центра тяжести. В фазе амортизации основную нагрузку несут мышцы голени — икроножная и камбаловидная, при этом угол в голеностопном суставе изменяется на 34—38°. Под влиянием отягощения массы тела напряженные мышцы голени, растягиваясь, поглощают энергию, с тем чтобы во второй фазе использовать ее при отталкивании. Перемещения звеньев ноги в коленном суставе в период опоры достигает лишь 4—10°, поэтому нагрузка на прямую мышцу бедра в эксцентрическом режиме в фазе амортизации относительно меньше. Установлено, что у спринтеров в периоде опоры мышцы голеностопного сустава выполняют работу в 6 раз большую, чем мышцы коленного сустава. Постоянная работа в экстремальных условиях приводит к значительному приросту максимальных силовых возможностей мышц голени. Поэтому по жесткости икроножных мышц (показатель, который имеет почти линейную зависимость с проявляемой силой) сильнейшие спринтеры значительно превосходят представителей всех других спортивных дисциплин .
Приведенные данные последовательности работы мышечных групп и их режимов деятельности в процессе выполнения опорного периода бегового шага позволяют более избирательно подойти к выбору специальных скоростно-силовых упражнений, применяемых в тренировке спринтеров. Как известно из теории спортивной тренировки, подбор специальных средств основывается на принципе динамического соответствия применяемого упражнения соревновательному. Электромиографические исследования характеристик мышечной активности в спринтерском беге показали, что процесс амортизации в опорном периоде и подготовка к нему являются важнейшими, если не самымии главными, элементами бегового шага, так как величина усилий и очень сложная коорди-нированность деятельности всех мышечных групп ноги достигает в этот период наивысших значений. Однако в практике подготовки бегунов на короткие дистанции часто не учитывают этот фактор. Как правило, для развития скоростно-силовых возможностей мышц голени используют различные выпрыгивания, подскоки, подъемы на носки с отягощением и прочие аналогичные упражнения,. в которых "слабо • акцентируется элемент амортизации. Многоскоки, которые широко -представлены в скоростно-силовой подготовке бегунов, также отличны по своим двигательным параметрам от характеристик быстрого бега, так как в этом случае постановка ноги на грунт осуществляется на плоскую стопу и основная нагрузка в фазе амортизации падает на мышцы бедра. Таким образом, вероятно, более подходящими: упражнениями для спринтера должны быть: «бег на одной ноге» с акцентом приземления на переднюю часть стопы, многоскоки в быстром темпе, а также: в гору с обязательным условием не касаться пяткой поверхности дорожки. Можно рекомендовать спрыгивания с возвышения 70— 80-см, амортизируя приземление мышцами голени, с последующим выпрыгиванием вперед или вверх. Автор применял кроссовые пробежки до 4—5 км только на переднем своде стопы. В таких случаях в целях контроля на пяточную часть подошвы кроссовок можно наклеивать пластырь: его чистота в конце пробежки -~ свидетельство добросовестного выполнения задания.