Люди, занимающиеся спортом, часто неадекватно тренируют брюшные мышцы или неправильно выполняют специфические упражнения, что может принести вред позвоночнику. На протяжении последних 50-60 лет поиск оптимальных упражнений для укрепления центра был основной целью ученых, врачей и специалистов по фитнесу и тренировкам.
За это время были проведены многочисленные исследования, в которых предпринимались попытки получить объективные данные об эффективности упражнений для брюшных мышц с помощью электромиографии (ЭМГ), видеографии, гониометрии, математического моделирования и других инструментов и методов.
Появилось много упражнений, приемов фитнеса и предложений «быстрого результата», обещавших «идеальную фигуру» в кратчайшие сроки при минимальной нагрузке. К сожалению, многие из этих приемов и тренажеров не тестировались в научных контролируемых исследованиях и их популярность сохранялась лишь до получения серьезных травм.
Многие исследователи пытались «отделить зерна от плевел», особенно это касается тренировок мышц брюшного пресса. Все сошлись во мнении, что нет какого-то одного идеального упражнения, укрепляющего все абдоминальные мышцы и мышцы спины. Следовательно, для эффективной тренировки и укрепления мышц центра необходима комбинация упражнений с различными положениями ног, рук, шеи, таза и т. д.
Основная цель при выборе упражнений — «тренировать необходимые мышцы при условии, что на поясничный отдел позвоночника не воздействует избыточная нагрузка, приводящая к травмам, нарушениям осанки и чрезмерной компрессии». Исходя из этого определения, традиционные упражнения приседания сами по себе не способствуют стабилизации поясничного отдела. Кроме того, основная цель тренировок и реабилитации — стабилизация центра, а не увеличение силы его мышц — сгибателей или разгибателей.
Тем не менее это требует фокусировки внимания на определенных мышцах с минимальной нагрузкой на мускулатуру, не участвующую в стабилизации центра. Цель данной статьи — изучить имеющиеся в литературе сведения и попытаться прийти к единому мнению относительно роли мышц спины и брюшного пресса при различных видах нагрузки. Мы изучили многочисленные исследования, в которых были сделаны попытки достичь максимальной активизации мышц центра с минимальным риском травматизации.
Ключевые моменты
- При тренировках на стабилизацию центра следует уделять внимание не силе, а прежде всего стабильности, развитию проприоцеп- тивной чувствительности и упражнениям на балансировку.
- Для достижения адекватной стабилизации необходима работа большого числа различных мышц.
- Идеальными для реабилитации и предупреждения травм являются упражнения, обеспечивающие коактивацию мышц агонистов и антагонистов.
Интерпретация исследований по данной теме
Имеющиеся в литературе результаты исследований упражнений для мышц брюшного пресса и спины неоднозначны. Это частично может быть обусловлено разногласиями в номенклатуре изучавшихся упражнений. Например, упражнения «скручивание» и «приседание» взаимозаменяемы, что приводит в замешательство и создает трудности в интерпретации и экстраполяции результатов.
Другим фактором, затрудняющим интерпретацию, является недостаточная стандартизация протоколов тестирования. Изменение скорости выполнения динамических упражнений обычно влияет на уровень мышечной активности. Однако лишь в немногих исследованиях этот показатель был стандартизован.
Также сложно сравнивать статические и динамические упражнения, так как в каждом из них функция и активность мышц различаются. Даже сравнение исследований с одинаковым типом сокращения мышц при статических или динамических упражнениях затруднительно без одинакового положения рук, головы, ног и таза, а также постоянной скорости, длительности, числа повторений и пауз между упражнениями.
На ранних этапах оценки активности мышц туловища часто использовалась электромиография (ЭМГ), которая применяется и сейчас. ЭМГ—ценный метод для стандартизации и исследования мышц центра в качестве «двигателей» и динамических стабилизаторов. Однако количество общепринятых методов оценки максимальных произвольных сокращений недостаточно для проведения стандартизации.
Кроме проблемы стандартизации, у ЭМГ есть и другие негативные стороны. Существует множество вариантов методологии и интерпретации ЭМГ, а также значительная вариабельность результатов у различных людей.
Нет единого мнения относительно наиболее надежного и достоверного метода ЭМГ для сравнения различных мышц при регистрации поверхностных потенциалов. Постоянные электроды облегчают селективную регистрацию активности отдельной мышцы, но они выполняют запись лишь с небольшого ее участка и недостаточно показательны в отношении активности мышцы в целом. Постоянные электроды также могут смещаться, особенно при динамических движениях.
Другой потенциальной проблемой применения поверхностной ЭМГ для мышц переднебоковой стенки живота является то, что при этом может регистрироваться активность всех подлежащих мышц, хотя Джукер (Juker) и сотр. рассматривают этот фактор как преимущество поверхностных электродов, позволяющее адекватно отразить амплитуду сокращения глубоких мышц. Кроме того, поверхностная ЭМГ является менее инвазивной процедурой, чем постановка постоянных электродов, и поэтому предпочтительна.
Историческая перспектива: прошлое и настоящее
Упражнения на стабилизацию — это обобщенное название упражнений, укрепляющих стабильность позвоночника, улучшающих активность мышц и осанку для обеспечения достаточной устойчивости тела. Их основные положения можно обнаружить во многих культурах и отследить вплоть до йоги и боевых искусств.
На Западе тренировки по стабилизации появились в 1980-х гг. в качестве одного из подходов реабилитационной программы для лиц с болью в пояснице, хотя начало изучения этого вопроса восходит к 1950-м гг., когда Флойд (Floyd) и Сильвер (Silver) провели одно из первых исследований роли различных брюшных мышц при пении, кашле, растяжке и подъеме прямых ног. В других ранних исследованиях внимание фокусировалось на функционировании мышц брюшного пресса при дыхании, выполнении различных упражнений для брюшных мышц и движениях туловища.
В исследованиях 1960-х гг. были незначительно усовершенствованы дизайн и методы измерений. Совместно с ЭМГ использовались кинематографические записи, что позволяло сравнивать функции наружной косой мышцы, а также верхней и нижней частей прямой мышцы живота (ПМЖ) при упражнении приседание. В 1960-х гг. резко изменился подход к укреплению мышц и оздоровлению позвоночника, когда Кеннеди (Kennedy) описал «опорную» функцию мышц брюшного пресса, необходимую для защиты позвоночника.
Она представляет собой гармоничную статическую работу мышц туловища как единого целого, что позволяет стабилизировать поясничный отдел позвоночника. Эта концепция была принята многими исследователями и врачами и остается основополагающим принципом теории стабилизации центра.
Во многих упражнениях по стабилизации центра спортсмен сокращает брюшные мышцы или втягивает живот, так называемый «впалый живот».
Было показано, что при втягивании живота («похудении») активно работают поперечная мышца живота (ПЖ) и многораздельные мышцы, но оптимальная техника его выполнения остается спорной. Полагают, что при этом упражнении в меньшей степени задействованы наружная косая мышца и ПМЖ, чем изменение угла наклона таза, таким образом, активизация крупных мышц живота минимальна.
Наоборот, при совместной активации ПЖ и косых мышц (внутренней и наружной) обеспечивается стабильность при всех видах нагрузки, и это может быть более эффективным для повышения стабильности позвоночника. Для достижения устойчивости требуется незначительное сокращение — примерно 5 и 10% максимально возможного произвольного сокращения для низко- и высокоинтенсивной нагрузки соответственно. Тем не менее обе технологии превосходны при неправильном угле наклона таза (так называемом заднем наклоне), при котором наблюдается повышенная нагрузка на позвоночник.
В 1970-1980 гг. была усовершенствована методика ЭМГ (как с поверхностными, так и с постоянными электродами), и ее стали часто использовать при исследованиях мышц центра. В этот период изучали интенсивность и продолжительность мышечной работы, а также различия в скорости выполнения упражнений и положение конечности при различных видах нагрузки.
В новаторской работе Бергмарка (Bergmark), основанной на математическом моделировании стабильности позвоночника, мышцы на основе анатомических характеристик были разделены на «местные» и «общие». Местные мышцы (например, многораздельные) — глубокие, отвечают за сегментарные движения и стабильность позвоночника, тогда как общие мышцы расположены поверхностно и обеспечивают общие движения туловища. Для обеспечения нормальной функции позвоночника и его стабильности требуется оптимальное функционирование обеих систем.
Пэнджеби (Panjabi) и сотр. предположили, что роль общих мышц в стабилизации поясничного отдела позвоночника обусловлена их способностью влиять на ригидность всего позвоночного столба, в противоположность местным мышцам, которые связаны лишь с несколькими суставами. Другие исследователи предположили, что ни одна из мышц, общих или местных, не имеет решающего значения в поддержании стабильности поясничного отдела позвоночника. Был сделан вывод о том, что тренировка не должна сосредотачивать усилия на какой-то отдельной мышце.
В 1970-х гг. были получены интересные данные о том, что традиционные «приседания» и «скручивания» весьма эффективны для укрепления мышц брюшного пресса и дают большую нагрузку на ПМЖ, чем подъем прямых ног. Кроме того, было обнаружено, что в скручивании в положении лежа с незакрепленными ногами участие мышц-сгибателей бедра минимально, что увеличивает нагрузку на брюшные мышцы. Вопреки существующей теории, в то время считали, что тренировки ПМЖ важны для повышения силы мышц брюшного пресса и оздоровления позвоночника.
В других исследованиях этого периода было обнаружено, что при выполнении симметричных упражнений существуют значительные различия между правой и левой стороной тела, вследствие чего положение поясничного отдела позвоночника и предшествующие стратегии по стабилизации таза приводят к различному ответу мышц брюшного пресса.
Кроме того, Хем- борг (Hemborg) и сотр. обосновали, что изометрические тренировки мышц живота приводили к выраженному увеличению силы мышц — сгибателей и разгибателей туловища и одновременному снижению во время нагрузки ЭМГ-активности для сгибателей без изменения ее для разгибателей.
Эти данные позволяют полагать, что изометрические тренировки не влияют на внутрибрюшное давление при поднятии тяжестей, хотя другие исследователи показали, что повышение силы мышц центра при тренировках повышает способность произвольно и быстро создавать высокое внутрибрюшное давление в различных функциональных ситуациях.
Есть некоторые основания считать, что внутрибрюшное давление, по крайней мере частично, обеспечивает стабильность позвоночника. В исследованиях тренировок также было показано, что использование сенсорной информации и сигналов мультисенсорных систем может помочь разрушить модель подчиненного положения мышц-сгибателей бедра в то время, как разрабатываются сила и функциональные навыки координации мышц, стабилизирующих позвоночник и таз.
Бум в исследованиях по тренировке мышц брюшного пресса и стабилизации центра произошел в 1990-х гг. Изменения в методологии включали в себя новые кинематические и кинетические подходы, использование электронных гониометров, системы анализа движений и биомеханическое моделирование. Среди новых методик ЭМГ появилась возможность использовать поверхностные электроды для регистрации активности глубоких мышц торса.
При изучении упражнений для брюшных мышц проводилось, скорее, исследование схемы или комбинации работы мышц, чем сравнение нагрузки на мышцы, обеспечиваемой отдельными упражнениями. Критическим моментом этого периода был перенос внимания с ПМЖ на совместную работу ПЖ, внутренней косой мышцы (ВКМ), мышцы, выпрямляющей позвоночник, и многораздельных мышц для обеспечения стабильности поясничного отдела позвоночника.
Оказалось, что стабильность значительно повышается при одновременном сокращении мышц-антагонистов туловища. При ЭМГ было обнаружено, что единственными мышцами, работающими при всех движениях туловища, являются многораздельные и ПЖ. Было показано, что тренировки выносливости мышц агонистов и антагонистов увеличивали стабильность суставов за счет повышения жесткости мышц. Совместная работа многораздельных мышц и ПЖ была максимальной при ротации туловища с преодолением сопротивления.
Результаты исследований работы мышц-сгибателей бедра при упражнениях для мышц брюшного пресса были противоречивыми. Некоторые исследователи обнаружили, что активность прямой мышцы бедра (ПМБ) была минимальной при скручивании, тогда как Джукер (Juker) и сотр. показали, что работа сгибателей бедра увеличивается при приседаниях с согнутыми коленями. Кроме того, было доказано, что тест с приседаниями на время (распространенный метод оценки, используемый и в настоящее время) не является достоверным способом определения силы мышц брюшного пресса.
В поисках лучшего положения для изометрических упражнений по наращиванию силы мышц туловища Ширадо (Shirado) с соавт. было обнаружено, что оптимальным и для сгибателей, и для разгибателей, является сгибание шейного отдела позвоночника в сочетании со стабилизацией таза. Это также способствует уменьшению поясничного лордоза.
Другие ученые считают, что наиболее функционально сгибание грудного, а не шейного отдела позвоночника, так как это снижает избыточную нагрузку на шею. Тренировка мышц живота при условии минимальной нагрузки на поясничный отдел позвоночника показывает, что ни одно из упражнений не является оптимальным для всех мышц брюшного пресса, так как функции косых мышц живота и ПМЖ различны.
В результате для тренировки всех мышц живота необходимо несколько упражнений, которые нужно подбирать индивидуально, исходя из уровня подготовки, целей тренировки, наличия травмы спины в анамнезе и других факторов. Было показано, что особенно эффективны опускание прямых ног и комбинация упражнений на скручивание.
Опускание прямых ног при контроле положения таза — это усовершенствованное упражнение, дающее большую нагрузку на косые мышцы, чем простое скручивание. Было показано, что комбинация упражнений на скручивание (или перекрестное скручивание) в сочетании с изометрической или динамической боковой нагрузкой (боковой мостик) значительно уменьшает нагрузку на позвоночник при выполнении упражнений, повышающих мышечную силу и выносливость.
В исследованиях середины и конца 1990-х гг. и в настоящее время были обнаружены интересные различия в характеристиках мышц центра у людей с болью в пояснице по сравнению со здоровыми; в частности, у них была другая схема ответа мышцы. В норме при внезапных нарушениях равновесия первой в работу включается ПЖ, впоследствии часть нагрузки принимают на себя внутренние косые мышцы.
ПЖ — единственная мышца, которая активизируется перед началом движения руки. Однако у пациентов с болью в пояснице наблюдается выраженная задержка активации ПЖ. Кроме того, было показано, что решающий фактор в предотвращении рецидивов боли в пояснице — тренировка выносливости мышц-разгибателей спины (например, многораздельных), что также является профилактикой по крайней мере первых эпизодов боли.
Имеются данные о том, что у лиц с болью в пояснице поясничные многораздельные мышцы подвергаются неблагоприятному воздействию и развивается их дисфункция при первом же эпизоде боли. У пациентов с болью в пояснице были выявлены изменения активации, порога утомляемости мышц, их структуры, размера и прочности.
Также у пациентов с болью в пояснице была выявлена патологическая мышечная замена с повышением отношения уровней активности абдоминальных мышц ПМЖ к ПЖ/ВКМ. При быстром выполнении «скручиваний» это соотношение повышалось. Также было обнаружено, что в положении сидя с незакрепленными ногами селективно активизируются ПЖ и ВКМ в противоположность ПМЖ. Необходимо после минимальных тренировок научиться при выполнении «скручиваний» волевым усилием изменять относительную активность косой мышцы, ПЖ и ПМЖ.
Имеющиеся данные дают основание полагать, что у пациентов с болью в пояснице имеется недостаточность проприоцептивной чувствительности поясничной области, в результате чего позвоночник может оказаться уязвимым к повышенной костно-связочной нагрузке, растяжению тканей и боли.
Неврологическая адаптация на ранних этапах выполнения упражнений включает в себя более эффективные схемы восстановления нервных волокон, повышение активации нервной системы, улучшение синхронизации моторных единиц и снижение рефлексов, ингибирующих нервные реакции. Вероятно, система нервного контроля регулирует уровни моторной активности мышц-стабилизаторов поясницы и таза в зависимости от положения тела.
В исследованиях, посвященных мышцам туловища, стабилизирующим позвоночник при различных условиях и нагрузках, было выявлено, что роль крупных мышц в стабилизации зависит от направления движения, тогда как мелкие мышцы спины отвечают за специфические тонкие действия.
Конрад (Konrad) и сотр. обнаружили, что некоторые упражнения для брюшного пресса (например, скручивание) обеспечивают эффективную активацию мышц-сгибателей туловища, тогда как при упражнениях на разгибание спины и бедер их активация была слишком низкой или неспецифической. Поверхность для тренировок также очень важна: тренировка стабильности на нестабильных поверхностях (например, физиомяче) может оказаться более эффективной, чем традиционное выполнение упражнений на полу с имитацией динамических функциональных движений.
Будущее
Упражнения для укрепления мышц брюшного пресса и стабильности центра получают все большую популярность, и в настоящее время происходит пересмотр стратегий физических тренировок и клинической реабилитации. Основная цель программы укрепления центра — достижение не силы, но стабильности, улучшение равновесия и проприоцептивной чувствительности (качество движения). Моторный контроль и возможности мышц — вот две главных задачи существующих программ стабилизации центра.
Для подтверждения и усовершенствования этой методики нужна дальнейшая работа. В исследования также могут быть включены улучшенные модели биомеханической стабильности, которые позволят подробнее изучить механизмы развития патологии поясничной области. Необходимо изучать соотношение совместного сокращения мышц и стабильности при асимметричной нагрузке.
Резюме
Нет одной мышцы, ответственной за стабильность позвоночника. Мышцы туловища выполняют сразу несколько функций, и их роль зависит от требований, предъявляемых к позвоночнику в каждый конкретный момент. Современные исследования подтверждают мнение о том, что для достижения адекватной стабилизации необходима работа множества разных мышц, а основная цель — выбор наиболее подходящих упражнений для конкретного человека и конкретной задачи
Идеальными для предотвращения травматизации и реабилитации являются упражнения, направленные на коактивацию как мышц-агонистов, так и мышц антагонистов. Они способствуют доставлению кинестетической информации, необходимой для поддержания безопасного «нейтрального» положения позвоночника, устраняя, таким образом, потенциально опасную нагрузку на суставы.
Моторный контроль положения тела жизненно необходим для стабилизации позвоночника в повседневной и профессиональной деятельности, а также при занятиях спортом. При разработке программ стабилизации центра клинические решения должны приниматься с учетом индивидуальных особенностей.
Мариса Колстон (Marisa Colston) закончила Университет Западного Мичигана и Университет Теннесси в Ноксвилле. Является директором программы обучения спортсменов в Университете Теннесси в Чаттануге. Область ее научных интересов — травмы поясничного отдела позвоночника и этические аспекты тренировки спортсменов.
Тина Тейлор (Tina Taylor) закончила Уэслианский Университет Индианы и сейчас готовится к получению степени магистра естественных наук в Университете Теннесси в Чаттануге.
Эшли Минник (Ashley Minnick).закончила Государственный Университет Райта, готовится к получению степени магистра естественных наук по усовершенствованной подготовке спортсменов в Университете Теннесси в Чаттануге.